sys/platform/pc32/i386/pmap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  22  *    must display the following acknowledgement:
  23  *      This product includes software developed by the University of
  24  *      California, Berkeley and its contributors.
  25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  27  *    without specific prior written permission.
  28  *
  29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  39  * SUCH DAMAGE.
  40  *
  41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.34 2004/04/26 20:26:57 dillon Exp $
  44  */
  45
  46 /*
  47  *      Manages physical address maps.
  48  *
  49  *      In addition to hardware address maps, this
  50  *      module is called upon to provide software-use-only
  51  *      maps which may or may not be stored in the same
  52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
  53  *      used to store intermediate results from copy
  54  *      operations to and from address spaces.
  55  *
  56  *      Since the information managed by this module is
  57  *      also stored by the logical address mapping module,
  58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  61  *      requested.
  62  *
  63  *      In order to cope with hardware architectures which
  64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  66  *      operations until such time as they are actually
  67  *      necessary.  This module is given full information as
  68  *      to which processors are currently using which maps,
  69  *      and to when physical maps must be made correct.
  70  */
  71
  72 #include "opt_disable_pse.h"
  73 #include "opt_pmap.h"
  74 #include "opt_msgbuf.h"
  75
  76 #include <sys/param.h>
  77 #include <sys/systm.h>
  78 #include <sys/kernel.h>
  79 #include <sys/proc.h>
  80 #include <sys/msgbuf.h>
  81 #include <sys/vmmeter.h>
  82 #include <sys/mman.h>
  83
  84 #include <vm/vm.h>
  85 #include <vm/vm_param.h>
  86 #include <sys/sysctl.h>
  87 #include <sys/lock.h>
  88 #include <vm/vm_kern.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_map.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93 #include <vm/vm_pageout.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/vm_zone.h>
  96
  97 #include <sys/user.h>
  98 #include <sys/thread2.h>
  99
 100 #include <machine/cputypes.h>
 101 #include <machine/md_var.h>
 102 #include <machine/specialreg.h>
 103 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
 104 #include <machine/smp.h>
 105 #include <machine/apicreg.h>
 106 #endif /* SMP || APIC_IO */
 107 #include <machine/globaldata.h>
 108 #include <machine/pmap.h>
 109 #include <machine/pmap_inval.h>
 110
 111 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 112 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 113 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
 114 #endif
 115
 116 #if defined(DIAGNOSTIC)
 117 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 118 #endif
 119
 120 #define MINPV 2048
 121
 122 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 123 #define PMAP_INLINE __inline
 124 #else
 125 #define PMAP_INLINE
 126 #endif
 127
 128 /*
 129  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 130  */
 131 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 132 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 133
 134 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 135 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
 136 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
 137 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
 138 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 139
 140
 141 /*
 142  * Given a map and a machine independent protection code,
 143  * convert to a vax protection code.
 144  */
 145 #define pte_prot(m, p)  (protection_codes[p])
 146 static int protection_codes[8];
 147
 148 static struct pmap kernel_pmap_store;
 149 pmap_t kernel_pmap;
 150
 151 vm_paddr_t avail_start; /* PA of first available physical page */
 152 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
 153 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 154 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 155 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 156 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
 157 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
 158
 159 static vm_object_t kptobj;
 160
 161 static int nkpt;
 162 vm_offset_t kernel_vm_end;
 163
 164 /*
 165  * Data for the pv entry allocation mechanism
 166  */
 167 static vm_zone_t pvzone;
 168 static struct vm_zone pvzone_store;
 169 static struct vm_object pvzone_obj;
 170 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 171 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 172 static struct pv_entry *pvinit;
 173
 174 /*
 175  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 176  */
 177 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
 178 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
 179 static pt_entry_t *msgbufmap;
 180 struct msgbuf *msgbufp=0;
 181
 182 /*
 183  * Crashdump maps.
 184  */
 185 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
 186 static caddr_t crashdumpmap;
 187
 188 extern pt_entry_t *SMPpt;
 189
 190 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
 191 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
 192 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
 193 static void     i386_protection_init (void);
 194 static __inline void    pmap_changebit (vm_page_t m, int bit, boolean_t setem);
 195
 196 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
 197 static vm_page_t pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 198                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte);
 199 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq,
 200                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
 201 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap,
 202                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
 203 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 204                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
 205 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
 206 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 207                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
 208
 209 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 210
 211 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
 212 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
 213 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 214 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
 215 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
 216 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
 217
 218 static unsigned pdir4mb;
 219
 220 /*
 221  * Move the kernel virtual free pointer to the next
 222  * 4MB.  This is used to help improve performance
 223  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
 224  * (.text, .data, .bss)
 225  */
 226 static vm_offset_t
 227 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
 228 {
 229         vm_offset_t newaddr = addr;
 230 #ifndef DISABLE_PSE
 231         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 232                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
 233         }
 234 #endif
 235         return newaddr;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * pmap_pte:
 240  *
 241  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
 242  *      pair.
 243  *
 244  *      This function may NOT be called from an interrupt.
 245  */
 246 PMAP_INLINE unsigned *
 247 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 248 {
 249         unsigned *pdeaddr;
 250
 251         if (pmap) {
 252                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
 253                 if (*pdeaddr & PG_PS)
 254                         return pdeaddr;
 255                 if (*pdeaddr) {
 256                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 257                 }
 258         }
 259         return (0);
 260 }
 261
 262 /*
 263  * pmap_pte_quick:
 264  *
 265  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 266  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 267  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 268  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 269  *
 270  *      Should only be called while splvm() is held or from a critical
 271  *      section.
 272  */
 273 static unsigned *
 274 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 275 {
 276         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 277         unsigned pde, newpf;
 278
 279         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
 280                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 281                 unsigned index = i386_btop(va);
 282                 /* are we current address space or kernel? */
 283                 if ((pmap == kernel_pmap) ||
 284                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
 285                         return (unsigned *) PTmap + index;
 286                 }
 287                 newpf = pde & PG_FRAME;
 288                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
 289                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
 290                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
 291                 }
 292                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
 293         }
 294         return (0);
 295 }
 296
 297
 298 /*
 299  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 300  *
 301  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 302  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 303  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 304  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 305  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 306  *      (physical) address starting relative to 0]
 307  */
 308 void
 309 pmap_bootstrap(firstaddr, loadaddr)
 310         vm_paddr_t firstaddr;
 311         vm_paddr_t loadaddr;
 312 {
 313         vm_offset_t va;
 314         pt_entry_t *pte;
 315         struct mdglobaldata *gd;
 316         int i;
 317
 318         avail_start = firstaddr;
 319
 320         /*
 321          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
 322          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
 323          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
 324          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
 325          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
 326          * in this calculation.
 327          */
 328         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
 329         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
 330
 331         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 332
 333         /*
 334          * Initialize protection array.
 335          */
 336         i386_protection_init();
 337
 338         /*
 339          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 340          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 341          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 342          */
 343         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
 344
 345         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
 346         kernel_pmap->pm_count = 1;
 347         kernel_pmap->pm_active = (cpumask_t)-1; /* don't allow deactivation */
 348         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
 349         nkpt = NKPT;
 350
 351         /*
 352          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 353          * mapping of pages.
 354          */
 355 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 356         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 357
 358         va = virtual_avail;
 359         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
 360
 361         /*
 362          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 363          */
 364         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 365
 366         /*
 367          * Crashdump maps.
 368          */
 369         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 370
 371         /*
 372          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 373          * /dev/mem.
 374          */
 375         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 376
 377         /*
 378          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 379          * XXX msgbufmap is not used.
 380          */
 381         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 382                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 383
 384         virtual_avail = va;
 385
 386         *(int *) CMAP1 = 0;
 387         for (i = 0; i < NKPT; i++)
 388                 PTD[i] = 0;
 389
 390         /*
 391          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
 392          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
 393          * works under UP because self-referential page table mappings
 394          */
 395 #ifdef SMP
 396         pgeflag = 0;
 397 #else
 398         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
 399                 pgeflag = PG_G;
 400 #endif
 401
 402 /*
 403  * Initialize the 4MB page size flag
 404  */
 405         pseflag = 0;
 406 /*
 407  * The 4MB page version of the initial
 408  * kernel page mapping.
 409  */
 410         pdir4mb = 0;
 411
 412 #if !defined(DISABLE_PSE)
 413         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 414                 unsigned ptditmp;
 415                 /*
 416                  * Note that we have enabled PSE mode
 417                  */
 418                 pseflag = PG_PS;
 419                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
 420                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
 421                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
 422                 pdir4mb = ptditmp;
 423
 424 #ifndef SMP
 425                 /*
 426                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
 427                  * now because the APs will not be able to use it when
 428                  * they boot up.
 429                  */
 430                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 431
 432                 /*
 433                  * We can do the mapping here for the single processor
 434                  * case.  We simply ignore the old page table page from
 435                  * now on.
 436                  */
 437                 /*
 438                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
 439                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
 440                  */
 441                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
 442                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
 443                 cpu_invltlb();
 444 #endif
 445         }
 446 #endif
 447 #ifdef APIC_IO
 448         if (cpu_apic_address == 0)
 449                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
 450
 451         /* local apic is mapped on last page */
 452         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
 453             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
 454 #endif
 455
 456         /* BSP does this itself, AP's get it pre-set */
 457         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 458         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[1];
 459         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[2];
 460         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[3];
 461         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[4];
 462         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
 463         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
 464         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
 465         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
 466
 467         cpu_invltlb();
 468 }
 469
 470 #ifdef SMP
 471 /*
 472  * Set 4mb pdir for mp startup
 473  */
 474 void
 475 pmap_set_opt(void)
 476 {
 477         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
 478                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 479                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
 480                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
 481                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
 482                         cpu_invltlb();
 483                 }
 484         }
 485 }
 486 #endif
 487
 488 /*
 489  *      Initialize the pmap module.
 490  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 491  *      system needs to map virtual memory.
 492  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 493  *      way, discontiguous physical memory.
 494  */
 495 void
 496 pmap_init(phys_start, phys_end)
 497         vm_paddr_t phys_start, phys_end;
 498 {
 499         int i;
 500         int initial_pvs;
 501
 502         /*
 503          * object for kernel page table pages
 504          */
 505         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
 506
 507         /*
 508          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 509          * pv_head_table.
 510          */
 511
 512         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 513                 vm_page_t m;
 514
 515                 m = &vm_page_array[i];
 516                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 517                 m->md.pv_list_count = 0;
 518         }
 519
 520         /*
 521          * init the pv free list
 522          */
 523         initial_pvs = vm_page_array_size;
 524         if (initial_pvs < MINPV)
 525                 initial_pvs = MINPV;
 526         pvzone = &pvzone_store;
 527         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
 528                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
 529         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 530             vm_page_array_size);
 531
 532         /*
 533          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 534          */
 535         pmap_initialized = TRUE;
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 540  * high water mark so that the system can recover from excessive
 541  * numbers of pv entries.
 542  */
 543 void
 544 pmap_init2()
 545 {
 546         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 547
 548         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 549         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 550         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 551         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 552         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
 553 }
 554
 555
 556 /***************************************************
 557  * Low level helper routines.....
 558  ***************************************************/
 559
 560 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 561
 562 /*
 563  * This code checks for non-writeable/modified pages.
 564  * This should be an invalid condition.
 565  */
 566 static int
 567 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
 568 {
 569         int pte;
 570
 571         pte = (int) ptea;
 572
 573         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
 574                 return 1;
 575         else
 576                 return 0;
 577 }
 578 #endif
 579
 580
 581 /*
 582  * this routine defines the region(s) of memory that should
 583  * not be tested for the modified bit.
 584  */
 585 static PMAP_INLINE int
 586 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
 587 {
 588         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 589                 return 1;
 590         else
 591                 return 0;
 592 }
 593
 594 static unsigned *
 595 get_ptbase(pmap_t pmap)
 596 {
 597         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 598         struct globaldata *gd = mycpu;
 599
 600         /* are we current address space or kernel? */
 601         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 602                 return (unsigned *) PTmap;
 603         }
 604
 605         /* otherwise, we are alternate address space */
 606         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 && (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
 607
 608         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
 609                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
 610                 /* The page directory is not shared between CPUs */
 611                 cpu_invltlb();
 612         }
 613         return (unsigned *) APTmap;
 614 }
 615
 616 /*
 617  * pmap_extract:
 618  *
 619  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
 620  *
 621  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
 622  *      not kernel_pmap.
 623  */
 624 vm_paddr_t
 625 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 626 {
 627         vm_offset_t rtval;
 628         vm_offset_t pdirindex;
 629
 630         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
 631         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
 632                 unsigned *pte;
 633                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
 634                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
 635                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
 636                         return rtval;
 637                 }
 638                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 639                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
 640                 return rtval;
 641         }
 642         return 0;
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Extract user accessible page only, return NULL if the page is not
 647  * present or if it's current state is not sufficient.  Caller will
 648  * generally call vm_fault() on failure and try again.
 649  */
 650 vm_page_t
 651 pmap_extract_vmpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int prot)
 652 {
 653         vm_offset_t rtval;
 654         vm_offset_t pdirindex;
 655
 656         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
 657         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
 658                 unsigned *pte;
 659                 vm_page_t m;
 660
 661                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
 662                         if ((rtval & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
 663                                 return (NULL);
 664                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (rtval & PG_RW) == 0)
 665                                 return (NULL);
 666                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
 667                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
 668                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
 669                 } else {
 670                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 671                         if ((*pte & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
 672                                 return (NULL);
 673                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (*pte & PG_RW) == 0)
 674                                 return (NULL);
 675                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
 676                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
 677                 }
 678                 return(m);
 679         }
 680         return (NULL);
 681 }
 682
 683 /***************************************************
 684  * Low level mapping routines.....
 685  ***************************************************/
 686
 687 /*
 688  * add a wired page to the kva
 689  * note that in order for the mapping to take effect -- you
 690  * should do a invltlb after doing the pmap_kenter...
 691  */
 692 void
 693 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 694 {
 695         unsigned *pte;
 696         unsigned npte;
 697         pmap_inval_info info;
 698
 699         pmap_inval_init(&info);
 700         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
 701         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 702         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 703         *pte = npte;
 704         pmap_inval_flush(&info);
 705 }
 706
 707 void
 708 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 709 {
 710         unsigned *pte;
 711         unsigned npte;
 712
 713         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 714         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 715         *pte = npte;
 716         cpu_invlpg((void *)va);
 717 }
 718
 719 void
 720 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
 721 {
 722         pmap_inval_info info;
 723
 724         pmap_inval_init(&info);
 725         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
 726         pmap_inval_flush(&info);
 727 }
 728
 729 void
 730 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
 731 {
 732         cpu_invlpg((void *)va);
 733 }
 734
 735 /*
 736  * remove a page from the kernel pagetables
 737  */
 738 void
 739 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 740 {
 741         unsigned *pte;
 742         pmap_inval_info info;
 743
 744         pmap_inval_init(&info);
 745         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
 746         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 747         *pte = 0;
 748         pmap_inval_flush(&info);
 749 }
 750
 751 void
 752 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
 753 {
 754         unsigned *pte;
 755         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 756         *pte = 0;
 757         cpu_invlpg((void *)va);
 758 }
 759
 760 /*
 761  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 762  *      virtual address space.
 763  *
 764  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 765  *      specified memory.
 766  */
 767 vm_offset_t
 768 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 769 {
 770         while (start < end) {
 771                 pmap_kenter(virt, start);
 772                 virt += PAGE_SIZE;
 773                 start += PAGE_SIZE;
 774         }
 775         return (virt);
 776 }
 777
 778
 779 /*
 780  * Add a list of wired pages to the kva
 781  * this routine is only used for temporary
 782  * kernel mappings that do not need to have
 783  * page modification or references recorded.
 784  * Note that old mappings are simply written
 785  * over.  The page *must* be wired.
 786  */
 787 void
 788 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 789 {
 790         vm_offset_t end_va;
 791
 792         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 793
 794         while (va < end_va) {
 795                 unsigned *pte;
 796
 797                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 798                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 799                 cpu_invlpg((void *)va);
 800                 va += PAGE_SIZE;
 801                 m++;
 802         }
 803 #ifdef SMP
 804         smp_invltlb();  /* XXX */
 805 #endif
 806 }
 807
 808 /*
 809  * this routine jerks page mappings from the
 810  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
 811  */
 812 void
 813 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 814 {
 815         vm_offset_t end_va;
 816
 817         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
 818
 819         while (va < end_va) {
 820                 unsigned *pte;
 821
 822                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 823                 *pte = 0;
 824                 cpu_invlpg((void *)va);
 825                 va += PAGE_SIZE;
 826         }
 827 #ifdef SMP
 828         smp_invltlb();
 829 #endif
 830 }
 831
 832 static vm_page_t
 833 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
 834 {
 835         vm_page_t m;
 836 retry:
 837         m = vm_page_lookup(object, pindex);
 838         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
 839                 goto retry;
 840         return m;
 841 }
 842
 843 /*
 844  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
 845  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
 846  */
 847 void
 848 pmap_init_thread(thread_t td)
 849 {
 850         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + UPAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 851         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
 852 }
 853
 854 /*
 855  * Create the UPAGES for a new process.
 856  * This routine directly affects the fork perf for a process.
 857  */
 858 void
 859 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
 860 {
 861         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
 862         p->p_thread = td;
 863         td->td_proc = p;
 864         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
 865 #ifdef SMP
 866         td->td_mpcount = 1;
 867 #endif
 868         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
 873  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
 874  */
 875 struct thread *
 876 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
 877 {
 878         struct thread *td;
 879
 880         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
 881
 882         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
 883             p->p_thread = NULL;
 884             td->td_proc = NULL;
 885         }
 886         p->p_addr = NULL;
 887         return(td);
 888 }
 889
 890 /*
 891  * Allow the UPAGES for a process to be prejudicially paged out.
 892  */
 893 void
 894 pmap_swapout_proc(struct proc *p)
 895 {
 896 #if 0
 897         int i;
 898         vm_object_t upobj;
 899         vm_page_t m;
 900
 901         upobj = p->p_upages_obj;
 902         /*
 903          * let the upages be paged
 904          */
 905         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 906                 if ((m = vm_page_lookup(upobj, i)) == NULL)
 907                         panic("pmap_swapout_proc: upage already missing???");
 908                 vm_page_dirty(m);
 909                 vm_page_unwire(m, 0);
 910                 pmap_kremove((vm_offset_t)p->p_addr + (PAGE_SIZE * i));
 911         }
 912 #endif
 913 }
 914
 915 /*
 916  * Bring the UPAGES for a specified process back in.
 917  */
 918 void
 919 pmap_swapin_proc(struct proc *p)
 920 {
 921 #if 0
 922         int i,rv;
 923         vm_object_t upobj;
 924         vm_page_t m;
 925
 926         upobj = p->p_upages_obj;
 927         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 928
 929                 m = vm_page_grab(upobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 930
 931                 pmap_kenter((vm_offset_t)p->p_addr + (i * PAGE_SIZE),
 932                         VM_PAGE_TO_PHYS(m));
 933
 934                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 935                         rv = vm_pager_get_pages(upobj, &m, 1, 0);
 936                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 937                                 panic("pmap_swapin_proc: cannot get upages for proc: %d\n", p->p_pid);
 938                         m = vm_page_lookup(upobj, i);
 939                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 940                 }
 941
 942                 vm_page_wire(m);
 943                 vm_page_wakeup(m);
 944                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
 945         }
 946 #endif
 947 }
 948
 949 /***************************************************
 950  * Page table page management routines.....
 951  ***************************************************/
 952
 953 /*
 954  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
 955  * drops to zero, then it decrements the wire count.
 956  */
 957 static int
 958 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
 959 {
 960         pmap_inval_flush(info);
 961         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
 962                 ;
 963
 964         if (m->hold_count == 0) {
 965                 vm_offset_t pteva;
 966                 /*
 967                  * unmap the page table page
 968                  */
 969                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
 970                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
 971                 --pmap->pm_stats.resident_count;
 972                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
 973                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 974                         /*
 975                          * Do a invltlb to make the invalidated mapping
 976                          * take effect immediately.
 977                          */
 978                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
 979                 }
 980
 981                 if (pmap->pm_ptphint == m)
 982                         pmap->pm_ptphint = NULL;
 983
 984                 /*
 985                  * If the page is finally unwired, simply free it.
 986                  */
 987                 --m->wire_count;
 988                 if (m->wire_count == 0) {
 989                         vm_page_flash(m);
 990                         vm_page_busy(m);
 991                         vm_page_free_zero(m);
 992                         --vmstats.v_wire_count;
 993                 }
 994                 return 1;
 995         }
 996         return 0;
 997 }
 998
 999 static PMAP_INLINE int
1000 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1001 {
1002         vm_page_unhold(m);
1003         if (m->hold_count == 0)
1004                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
1005         else
1006                 return 0;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * After removing a page table entry, this routine is used to
1011  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1012  */
1013 static int
1014 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1015                 pmap_inval_info_t info)
1016 {
1017         unsigned ptepindex;
1018         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1019                 return 0;
1020
1021         if (mpte == NULL) {
1022                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1023                 if (pmap->pm_ptphint &&
1024                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1025                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1026                 } else {
1027                         pmap_inval_flush(info);
1028                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1029                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1030                 }
1031         }
1032
1033         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1034 }
1035
1036 void
1037 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1038 {
1039         pmap->pm_pdir =
1040                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1041         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1042         pmap->pm_count = 1;
1043         pmap->pm_active = 0;
1044         pmap->pm_ptphint = NULL;
1045         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1046         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1051  * such as one in a vmspace structure.
1052  */
1053 void
1054 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1055 {
1056         vm_page_t ptdpg;
1057
1058         /*
1059          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1060          * page directory table.
1061          */
1062         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1063                 pmap->pm_pdir =
1064                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1065         }
1066
1067         /*
1068          * allocate object for the ptes
1069          */
1070         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1071                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1072
1073         /*
1074          * allocate the page directory page
1075          */
1076         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1077                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1078
1079         ptdpg->wire_count = 1;
1080         ++vmstats.v_wire_count;
1081
1082
1083         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1084         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1085
1086         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1087         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1088                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1089
1090         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1091
1092         /* install self-referential address mapping entry */
1093         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1094                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1095
1096         pmap->pm_count = 1;
1097         pmap->pm_active = 0;
1098         pmap->pm_ptphint = NULL;
1099         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1100         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1105  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1106  * should be called after the vmspace is attached to the process
1107  * but before this pmap is activated.
1108  */
1109 void
1110 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1111 {
1112         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1113         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1114 }
1115
1116 static int
1117 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1118 {
1119         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1120         /*
1121          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1122          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1123          * might as well be placed directly into the zero queue.
1124          */
1125         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1126                 return 0;
1127
1128         vm_page_busy(p);
1129
1130         /*
1131          * Remove the page table page from the processes address space.
1132          */
1133         pde[p->pindex] = 0;
1134         pmap->pm_stats.resident_count--;
1135
1136         if (p->hold_count)  {
1137                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1138         }
1139         /*
1140          * Page directory pages need to have the kernel
1141          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1142          */
1143         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1144                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1145                 pde[MPPTDI] = 0;
1146                 pde[APTDPTDI] = 0;
1147                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1148         }
1149
1150         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1151                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1152
1153         p->wire_count--;
1154         vmstats.v_wire_count--;
1155         vm_page_free_zero(p);
1156         return 1;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * this routine is called if the page table page is not
1161  * mapped correctly.
1162  */
1163 static vm_page_t
1164 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1165 {
1166         vm_offset_t pteva, ptepa;
1167         vm_page_t m;
1168
1169         /*
1170          * Find or fabricate a new pagetable page
1171          */
1172         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1173                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1174
1175         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1176                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1177
1178         if (m->wire_count == 0)
1179                 vmstats.v_wire_count++;
1180         m->wire_count++;
1181
1182         /*
1183          * Increment the hold count for the page table page
1184          * (denoting a new mapping.)
1185          */
1186         m->hold_count++;
1187
1188         /*
1189          * Map the pagetable page into the process address space, if
1190          * it isn't already there.
1191          */
1192
1193         pmap->pm_stats.resident_count++;
1194
1195         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1196         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1197                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1198
1199         /*
1200          * Set the page table hint
1201          */
1202         pmap->pm_ptphint = m;
1203
1204         /*
1205          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1206          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1207          */
1208         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1209                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1210                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1211                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1212                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1213                 } else {
1214                         pmap_zero_page(ptepa);
1215                 }
1216         }
1217
1218         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1219         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1220         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1221         vm_page_wakeup(m);
1222
1223         return m;
1224 }
1225
1226 static vm_page_t
1227 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1228 {
1229         unsigned ptepindex;
1230         vm_offset_t ptepa;
1231         vm_page_t m;
1232
1233         /*
1234          * Calculate pagetable page index
1235          */
1236         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1237
1238         /*
1239          * Get the page directory entry
1240          */
1241         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1242
1243         /*
1244          * This supports switching from a 4MB page to a
1245          * normal 4K page.
1246          */
1247         if (ptepa & PG_PS) {
1248                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1249                 ptepa = 0;
1250                 cpu_invltlb();
1251                 smp_invltlb();
1252         }
1253
1254         /*
1255          * If the page table page is mapped, we just increment the
1256          * hold count, and activate it.
1257          */
1258         if (ptepa) {
1259                 /*
1260                  * In order to get the page table page, try the
1261                  * hint first.
1262                  */
1263                 if (pmap->pm_ptphint &&
1264                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1265                         m = pmap->pm_ptphint;
1266                 } else {
1267                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1268                         pmap->pm_ptphint = m;
1269                 }
1270                 m->hold_count++;
1271                 return m;
1272         }
1273         /*
1274          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1275          */
1276         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1277 }
1278
1279
1280 /***************************************************
1281 * Pmap allocation/deallocation routines.
1282  ***************************************************/
1283
1284 /*
1285  * Release any resources held by the given physical map.
1286  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1287  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1288  */
1289 void
1290 pmap_release(struct pmap *pmap)
1291 {
1292         vm_page_t p,n,ptdpg;
1293         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1294         int curgeneration;
1295
1296 #if defined(DIAGNOSTIC)
1297         if (object->ref_count != 1)
1298                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1299 #endif
1300
1301         ptdpg = NULL;
1302 retry:
1303         curgeneration = object->generation;
1304         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1305                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1306                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1307                         ptdpg = p;
1308                         continue;
1309                 }
1310                 while (1) {
1311                         if (!pmap_release_free_page(pmap, p) &&
1312                                 (object->generation != curgeneration))
1313                                 goto retry;
1314                 }
1315         }
1316
1317         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg))
1318                 goto retry;
1319 }
1320 \f
1321 static int
1322 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1323 {
1324         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1325
1326         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1327 }
1328 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1329     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1330
1331 static int
1332 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1333 {
1334         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1335
1336         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1337 }
1338 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1339     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1340
1341 /*
1342  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1343  */
1344 void
1345 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1346 {
1347         struct proc *p;
1348         struct pmap *pmap;
1349         int s;
1350         vm_offset_t ptppaddr;
1351         vm_page_t nkpg;
1352         pd_entry_t newpdir;
1353
1354         s = splhigh();
1355         if (kernel_vm_end == 0) {
1356                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1357                 nkpt = 0;
1358                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1359                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1360                         nkpt++;
1361                 }
1362         }
1363         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1364         while (kernel_vm_end < addr) {
1365                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1366                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1367                         continue;
1368                 }
1369
1370                 /*
1371                  * This index is bogus, but out of the way
1372                  */
1373                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1374                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1375                 if (nkpg == NULL)
1376                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1377
1378                 nkpt++;
1379
1380                 vm_page_wire(nkpg);
1381                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1382                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1383                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1384                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1385
1386                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
1387                         if (p->p_vmspace) {
1388                                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1389                                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1390                         }
1391                 }
1392                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1393                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1394         }
1395         splx(s);
1396 }
1397
1398 /*
1399  *      Retire the given physical map from service.
1400  *      Should only be called if the map contains
1401  *      no valid mappings.
1402  */
1403 void
1404 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1405 {
1406         int count;
1407
1408         if (pmap == NULL)
1409                 return;
1410
1411         count = --pmap->pm_count;
1412         if (count == 0) {
1413                 pmap_release(pmap);
1414                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1415         }
1416 }
1417
1418 /*
1419  *      Add a reference to the specified pmap.
1420  */
1421 void
1422 pmap_reference(pmap_t pmap)
1423 {
1424         if (pmap != NULL) {
1425                 pmap->pm_count++;
1426         }
1427 }
1428
1429 /***************************************************
1430 * page management routines.
1431  ***************************************************/
1432
1433 /*
1434  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1435  * called from an interrupt.
1436  */
1437 static PMAP_INLINE void
1438 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1439 {
1440         pv_entry_count--;
1441         zfree(pvzone, pv);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1446  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1447  */
1448 static pv_entry_t
1449 get_pv_entry(void)
1450 {
1451         pv_entry_count++;
1452         if (pv_entry_high_water &&
1453                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1454                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1455                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1456                 wakeup (&vm_pages_needed);
1457         }
1458         return zalloc(pvzone);
1459 }
1460
1461 /*
1462  * This routine is very drastic, but can save the system
1463  * in a pinch.
1464  */
1465 void
1466 pmap_collect(void)
1467 {
1468         int i;
1469         vm_page_t m;
1470         static int warningdone=0;
1471
1472         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1473                 return;
1474
1475         if (warningdone < 5) {
1476                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1477                 warningdone++;
1478         }
1479
1480         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1481                 m = &vm_page_array[i];
1482                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1483                     (m->flags & PG_BUSY))
1484                         continue;
1485                 pmap_remove_all(m);
1486         }
1487         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1488 }
1489
1490
1491 /*
1492  * If it is the first entry on the list, it is actually
1493  * in the header and we must copy the following entry up
1494  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1495  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1496  */
1497 static int
1498 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
1499                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1500 {
1501         pv_entry_t pv;
1502         int rtval;
1503         int s;
1504
1505         s = splvm();
1506         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1507                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1508                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1509                                 break;
1510                 }
1511         } else {
1512                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1513                         if (va == pv->pv_va)
1514                                 break;
1515                 }
1516         }
1517
1518         rtval = 0;
1519         if (pv) {
1520                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1521                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1522                 m->md.pv_list_count--;
1523                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1524                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1525                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1526                 free_pv_entry(pv);
1527         }
1528         splx(s);
1529         return rtval;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Create a pv entry for page at pa for
1534  * (pmap, va).
1535  */
1536 static void
1537 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1538 {
1539         int s;
1540         pv_entry_t pv;
1541
1542         s = splvm();
1543         pv = get_pv_entry();
1544         pv->pv_va = va;
1545         pv->pv_pmap = pmap;
1546         pv->pv_ptem = mpte;
1547
1548         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1549         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1550         m->md.pv_list_count++;
1551
1552         splx(s);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1557  */
1558 static int
1559 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1560         pmap_inval_info_t info)
1561 {
1562         unsigned oldpte;
1563         vm_page_t m;
1564
1565         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1566         oldpte = loadandclear(ptq);
1567         if (oldpte & PG_W)
1568                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1569         /*
1570          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1571          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1572          * the SMP case.
1573          */
1574         if (oldpte & PG_G)
1575                 cpu_invlpg((void *)va);
1576         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1577         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1578                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1579                 if (oldpte & PG_M) {
1580 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1581                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1582                                 printf(
1583         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1584                                     va, oldpte);
1585                         }
1586 #endif
1587                         if (pmap_track_modified(va))
1588                                 vm_page_dirty(m);
1589                 }
1590                 if (oldpte & PG_A)
1591                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1592                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1593         } else {
1594                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1595         }
1596
1597         return 0;
1598 }
1599
1600 /*
1601  * pmap_remove_page:
1602  *
1603  *      Remove a single page from a process address space.
1604  *
1605  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1606  *      not kernel_pmap.
1607  */
1608 static void
1609 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1610 {
1611         unsigned *ptq;
1612
1613         /*
1614          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1615          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1616          */
1617         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1618                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1619                 if (*ptq) {
1620                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1621                 }
1622         }
1623 }
1624
1625 /*
1626  * pmap_remove:
1627  *
1628  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1629  *
1630  *      It is assumed that the start and end are properly
1631  *      rounded to the page size.
1632  *
1633  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1634  *      not kernel_pmap.
1635  */
1636 void
1637 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1638 {
1639         unsigned *ptbase;
1640         vm_offset_t pdnxt;
1641         vm_offset_t ptpaddr;
1642         vm_offset_t sindex, eindex;
1643         struct pmap_inval_info info;
1644
1645         if (pmap == NULL)
1646                 return;
1647
1648         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1649                 return;
1650
1651         pmap_inval_init(&info);
1652
1653         /*
1654          * special handling of removing one page.  a very
1655          * common operation and easy to short circuit some
1656          * code.
1657          */
1658         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) &&
1659                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1660                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1661                 pmap_inval_flush(&info);
1662                 return;
1663         }
1664
1665         /*
1666          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1667          * worked with.
1668          */
1669         ptbase = get_ptbase(pmap);
1670
1671         sindex = i386_btop(sva);
1672         eindex = i386_btop(eva);
1673
1674         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1675                 unsigned pdirindex;
1676
1677                 /*
1678                  * Calculate index for next page table.
1679                  */
1680                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1681                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1682                         break;
1683
1684                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1685                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1686                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1687                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1688                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1689                         continue;
1690                 }
1691
1692                 /*
1693                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1694                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1695                  */
1696                 if (ptpaddr == 0)
1697                         continue;
1698
1699                 /*
1700                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1701                  * by the current page table page, or to the end of the
1702                  * range being removed.
1703                  */
1704                 if (pdnxt > eindex) {
1705                         pdnxt = eindex;
1706                 }
1707
1708                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1709                         vm_offset_t va;
1710                         if (ptbase[sindex] == 0)
1711                                 continue;
1712                         va = i386_ptob(sindex);
1713                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1714                                 break;
1715                 }
1716         }
1717         pmap_inval_flush(&info);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * pmap_remove_all:
1722  *
1723  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1724  *      Reflects back modify bits to the pager.
1725  *
1726  *      This routine may not be called from an interrupt.
1727  */
1728
1729 static void
1730 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1731 {
1732         struct pmap_inval_info info;
1733         unsigned *pte, tpte;
1734         pv_entry_t pv;
1735         int s;
1736
1737 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1738         /*
1739          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1740          * pages!
1741          */
1742         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1743                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1744         }
1745 #endif
1746
1747         pmap_inval_init(&info);
1748         s = splvm();
1749         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1750                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1751
1752                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1753                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1754
1755                 tpte = loadandclear(pte);
1756                 if (tpte & PG_W)
1757                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1758
1759                 if (tpte & PG_A)
1760                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1761
1762                 /*
1763                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1764                  */
1765                 if (tpte & PG_M) {
1766 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1767                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1768                                 printf(
1769         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1770                                     pv->pv_va, tpte);
1771                         }
1772 #endif
1773                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1774                                 vm_page_dirty(m);
1775                 }
1776                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1777                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1778                 m->md.pv_list_count--;
1779                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1780                 free_pv_entry(pv);
1781         }
1782
1783         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1784         splx(s);
1785         pmap_inval_flush(&info);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * pmap_protect:
1790  *
1791  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1792  *      as requested.
1793  *
1794  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1795  *      not the kernel_pmap.
1796  */
1797 void
1798 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1799 {
1800         unsigned *ptbase;
1801         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1802         vm_pindex_t sindex, eindex;
1803         pmap_inval_info info;
1804
1805         if (pmap == NULL)
1806                 return;
1807
1808         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1809                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1810                 return;
1811         }
1812
1813         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1814                 return;
1815
1816         pmap_inval_init(&info);
1817
1818         ptbase = get_ptbase(pmap);
1819
1820         sindex = i386_btop(sva);
1821         eindex = i386_btop(eva);
1822
1823         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1824
1825                 unsigned pdirindex;
1826
1827                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1828
1829                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1830                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1831                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1832                         (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1833                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1834                         continue;
1835                 }
1836
1837                 /*
1838                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1839                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1840                  */
1841                 if (ptpaddr == 0)
1842                         continue;
1843
1844                 if (pdnxt > eindex) {
1845                         pdnxt = eindex;
1846                 }
1847
1848                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1849
1850                         unsigned pbits;
1851                         vm_page_t m;
1852
1853                         /* XXX this isn't optimal */
1854                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1855                         pbits = ptbase[sindex];
1856
1857                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1858                                 m = NULL;
1859                                 if (pbits & PG_A) {
1860                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1861                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1862                                         pbits &= ~PG_A;
1863                                 }
1864                                 if (pbits & PG_M) {
1865                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1866                                                 if (m == NULL)
1867                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1868                                                 vm_page_dirty(m);
1869                                                 pbits &= ~PG_M;
1870                                         }
1871                                 }
1872                         }
1873
1874                         pbits &= ~PG_RW;
1875
1876                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1877                                 ptbase[sindex] = pbits;
1878                         }
1879                 }
1880         }
1881         pmap_inval_flush(&info);
1882 }
1883
1884 /*
1885  *      Insert the given physical page (p) at
1886  *      the specified virtual address (v) in the
1887  *      target physical map with the protection requested.
1888  *
1889  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1890  *      that the related pte can not be reclaimed.
1891  *
1892  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1893  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1894  *      insert this page into the given map NOW.
1895  */
1896 void
1897 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1898            boolean_t wired)
1899 {
1900         vm_paddr_t pa;
1901         unsigned *pte;
1902         vm_paddr_t opa;
1903         vm_offset_t origpte, newpte;
1904         vm_page_t mpte;
1905         pmap_inval_info info;
1906
1907         if (pmap == NULL)
1908                 return;
1909
1910         va &= PG_FRAME;
1911 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1912         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1913                 panic("pmap_enter: toobig");
1914         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1915                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1916 #endif
1917
1918         mpte = NULL;
1919         /*
1920          * In the case that a page table page is not
1921          * resident, we are creating it here.
1922          */
1923         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1924                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1925         }
1926
1927         pmap_inval_init(&info);
1928         pte = pmap_pte(pmap, va);
1929
1930         /*
1931          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1932          */
1933         if (pte == NULL) {
1934                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1935                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1936         }
1937
1938         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1939         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1940         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1941         opa = origpte & PG_FRAME;
1942
1943         if (origpte & PG_PS)
1944                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1945
1946         /*
1947          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1948          */
1949         if (origpte && (opa == pa)) {
1950                 /*
1951                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1952                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1953                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1954                  * the PT page will be also.
1955                  */
1956                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1957                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1958                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1959                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1960
1961 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1962                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1963                         printf(
1964         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1965                             va, origpte);
1966                 }
1967 #endif
1968
1969                 /*
1970                  * Remove extra pte reference
1971                  */
1972                 if (mpte)
1973                         mpte->hold_count--;
1974
1975                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (origpte & PG_V)) {
1976                         if ((origpte & PG_RW) == 0)
1977                                 *pte |= PG_RW;
1978                         pmap_inval_flush(&info);
1979                         return;
1980                 }
1981
1982                 /*
1983                  * We might be turning off write access to the page,
1984                  * so we go ahead and sense modify status.
1985                  */
1986                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1987                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1988                                 vm_page_t om;
1989                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1990                                 vm_page_dirty(om);
1991                         }
1992                         pa |= PG_MANAGED;
1993                 }
1994                 goto validate;
1995         }
1996         /*
1997          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1998          * handle validating new mapping.
1999          */
2000         if (opa) {
2001                 int err;
2002                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2003                 if (err)
2004                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
2005         }
2006
2007         /*
2008          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2009          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2010          * called at interrupt time.
2011          */
2012         if (pmap_initialized &&
2013             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2014                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2015                 pa |= PG_MANAGED;
2016         }
2017
2018         /*
2019          * Increment counters
2020          */
2021         pmap->pm_stats.resident_count++;
2022         if (wired)
2023                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2024
2025 validate:
2026         /*
2027          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2028          */
2029         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2030
2031         if (wired)
2032                 newpte |= PG_W;
2033         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2034                 newpte |= PG_U;
2035         if (pmap == kernel_pmap)
2036                 newpte |= pgeflag;
2037
2038         /*
2039          * if the mapping or permission bits are different, we need
2040          * to update the pte.
2041          */
2042         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2043                 *pte = newpte | PG_A;
2044         }
2045         pmap_inval_flush(&info);
2046 }
2047
2048 /*
2049  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2050  * 1. Current pmap & pmap exists.
2051  * 2. Not wired.
2052  * 3. Read access.
2053  * 4. No page table pages.
2054  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2055  * 6. Page IS managed.
2056  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2057  */
2058
2059 static vm_page_t
2060 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2061 {
2062         unsigned *pte;
2063         vm_paddr_t pa;
2064         pmap_inval_info info;
2065
2066         pmap_inval_init(&info);
2067
2068         /*
2069          * In the case that a page table page is not
2070          * resident, we are creating it here.
2071          */
2072         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2073                 unsigned ptepindex;
2074                 vm_offset_t ptepa;
2075
2076                 /*
2077                  * Calculate pagetable page index
2078                  */
2079                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2080                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2081                         mpte->hold_count++;
2082                 } else {
2083 retry:
2084                         /*
2085                          * Get the page directory entry
2086                          */
2087                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2088
2089                         /*
2090                          * If the page table page is mapped, we just increment
2091                          * the hold count, and activate it.
2092                          */
2093                         if (ptepa) {
2094                                 if (ptepa & PG_PS)
2095                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2096                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2097                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2098                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2099                                 } else {
2100                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2101                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2102                                 }
2103                                 if (mpte == NULL)
2104                                         goto retry;
2105                                 mpte->hold_count++;
2106                         } else {
2107                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2108                         }
2109                 }
2110         } else {
2111                 mpte = NULL;
2112         }
2113
2114         /*
2115          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2116          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2117          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2118          * But that isn't as quick as vtopte.
2119          */
2120         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2121         if (*pte) {
2122                 if (mpte)
2123                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2124                 return 0;
2125         }
2126
2127         /*
2128          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2129          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2130          * called at interrupt time.
2131          */
2132         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2133                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2134
2135         /*
2136          * Increment counters
2137          */
2138         pmap->pm_stats.resident_count++;
2139
2140         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2141
2142         /*
2143          * Now validate mapping with RO protection
2144          */
2145         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2146                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2147         else
2148                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2149
2150         return mpte;
2151 }
2152
2153 /*
2154  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2155  * to be used for panic dumps.
2156  */
2157 void *
2158 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2159 {
2160         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2161         return ((void *)crashdumpmap);
2162 }
2163
2164 #define MAX_INIT_PT (96)
2165 /*
2166  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2167  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2168  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2169  */
2170 void
2171 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2172                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2173                     vm_size_t size, int limit)
2174 {
2175         vm_offset_t tmpidx;
2176         int psize;
2177         vm_page_t p, mpte;
2178         int objpgs;
2179
2180         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2181                 return;
2182
2183         /*
2184          * This code maps large physical mmap regions into the
2185          * processor address space.  Note that some shortcuts
2186          * are taken, but the code works.
2187          */
2188         if (pseflag &&
2189                 (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2190                 ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2191                 ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2192                 int i;
2193                 vm_page_t m[1];
2194                 unsigned int ptepindex;
2195                 int npdes;
2196                 vm_offset_t ptepa;
2197
2198                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2199                         return;
2200
2201 retry:
2202                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2203                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2204                         goto retry;
2205
2206                 if (p == NULL) {
2207                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2208                         if (p == NULL)
2209                                 return;
2210                         m[0] = p;
2211
2212                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2213                                 vm_page_free(p);
2214                                 return;
2215                         }
2216
2217                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2218                         vm_page_wakeup(p);
2219                 }
2220
2221                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2222                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2223                         return;
2224                 }
2225
2226                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2227
2228                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2229                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2230                 for(i=0;i<npdes;i++) {
2231                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2232                                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2233                         ptepa += NBPDR;
2234                         ptepindex += 1;
2235                 }
2236                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2237                 cpu_invltlb();
2238                 smp_invltlb();
2239                 return;
2240         }
2241
2242         psize = i386_btop(size);
2243
2244         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2245                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2246                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2247                 return;
2248         }
2249
2250         if (psize + pindex > object->size) {
2251                 if (object->size < pindex)
2252                         return;
2253                 psize = object->size - pindex;
2254         }
2255
2256         mpte = NULL;
2257         /*
2258          * if we are processing a major portion of the object, then scan the
2259          * entire thing.
2260          */
2261         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2262                 objpgs = psize;
2263
2264                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2265                     ((objpgs > 0) && (p != NULL));
2266                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)) {
2267
2268                         tmpidx = p->pindex;
2269                         if (tmpidx < pindex) {
2270                                 continue;
2271                         }
2272                         tmpidx -= pindex;
2273                         if (tmpidx >= psize) {
2274                                 continue;
2275                         }
2276                         /*
2277                          * don't allow an madvise to blow away our really
2278                          * free pages allocating pv entries.
2279                          */
2280                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2281                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2282                                 break;
2283                         }
2284                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2285                                 (p->busy == 0) &&
2286                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2287                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2288                                         vm_page_deactivate(p);
2289                                 vm_page_busy(p);
2290                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2291                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2292                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2293                                 vm_page_wakeup(p);
2294                         }
2295                         objpgs -= 1;
2296                 }
2297         } else {
2298                 /*
2299                  * else lookup the pages one-by-one.
2300                  */
2301                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2302                         /*
2303                          * don't allow an madvise to blow away our really
2304                          * free pages allocating pv entries.
2305                          */
2306                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2307                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2308                                 break;
2309                         }
2310                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2311                         if (p &&
2312                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2313                                 (p->busy == 0) &&
2314                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2315                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2316                                         vm_page_deactivate(p);
2317                                 vm_page_busy(p);
2318                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2319                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2320                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2321                                 vm_page_wakeup(p);
2322                         }
2323                 }
2324         }
2325 }
2326
2327 /*
2328  * pmap_prefault provides a quick way of clustering
2329  * pagefaults into a processes address space.  It is a "cousin"
2330  * of pmap_object_init_pt, except it runs at page fault time instead
2331  * of mmap time.
2332  */
2333 #define PFBAK 4
2334 #define PFFOR 4
2335 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2336
2337 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2338         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2339         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2340         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE
2341         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2342 };
2343
2344 void
2345 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2346 {
2347         int i;
2348         vm_offset_t starta;
2349         vm_offset_t addr;
2350         vm_pindex_t pindex;
2351         vm_page_t m, mpte;
2352         vm_object_t object;
2353
2354         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2355                 return;
2356
2357         object = entry->object.vm_object;
2358
2359         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2360         if (starta < entry->start) {
2361                 starta = entry->start;
2362         } else if (starta > addra) {
2363                 starta = 0;
2364         }
2365
2366         mpte = NULL;
2367         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2368                 vm_object_t lobject;
2369                 unsigned *pte;
2370
2371                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2372                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2373                         addr = 0;
2374
2375                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2376                         continue;
2377
2378                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL)
2379                         continue;
2380
2381                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2382                 if (*pte)
2383                         continue;
2384
2385                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2386                 lobject = object;
2387                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2388                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) && (lobject->backing_object));
2389                     lobject = lobject->backing_object) {
2390                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2391                                 break;
2392                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2393                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2394                 }
2395
2396                 /*
2397                  * give-up when a page is not in memory
2398                  */
2399                 if (m == NULL)
2400                         break;
2401
2402                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2403                         (m->busy == 0) &&
2404                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2405
2406                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2407                                 vm_page_deactivate(m);
2408                         }
2409                         vm_page_busy(m);
2410                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2411                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2412                         vm_page_wakeup(m);
2413                 }
2414         }
2415 }
2416
2417 /*
2418  *      Routine:        pmap_change_wiring
2419  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2420  *                      pair.
2421  *      In/out conditions:
2422  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2423  */
2424 void
2425 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2426 {
2427         unsigned *pte;
2428
2429         if (pmap == NULL)
2430                 return;
2431
2432         pte = pmap_pte(pmap, va);
2433
2434         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2435                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2436         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2437                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2438
2439         /*
2440          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2441          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2442          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2443          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2444          * wiring changes.
2445          */
2446 #ifdef SMP
2447         if (wired)
2448                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2449         else
2450                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2451 #else
2452         if (wired)
2453                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2454         else
2455                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2456 #endif
2457 }
2458
2459
2460
2461 /*
2462  *      Copy the range specified by src_addr/len
2463  *      from the source map to the range dst_addr/len
2464  *      in the destination map.
2465  *
2466  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2467  */
2468 void
2469 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2470         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2471 {
2472         pmap_inval_info info;
2473         vm_offset_t addr;
2474         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2475         vm_offset_t pdnxt;
2476         unsigned src_frame, dst_frame;
2477         vm_page_t m;
2478
2479         if (dst_addr != src_addr)
2480                 return;
2481
2482         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2483         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2484                 return;
2485         }
2486
2487         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2488         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2489                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2490                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2491                 cpu_invltlb();
2492         }
2493         pmap_inval_init(&info);
2494         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2495         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2496
2497         for(addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2498                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2499                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2500                 vm_offset_t srcptepaddr;
2501                 unsigned ptepindex;
2502
2503                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2504                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2505
2506                 /*
2507                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2508                  * way below the low water mark of free pages or way
2509                  * above high water mark of used pv entries.
2510                  */
2511                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2512                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2513                         break;
2514
2515                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2516                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2517
2518                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2519                 if (srcptepaddr == 0)
2520                         continue;
2521
2522                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2523                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2524                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2525                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2526                         }
2527                         continue;
2528                 }
2529
2530                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2531                 if ((srcmpte == NULL) ||
2532                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2533                         continue;
2534
2535                 if (pdnxt > end_addr)
2536                         pdnxt = end_addr;
2537
2538                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2539                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2540                 while (addr < pdnxt) {
2541                         unsigned ptetemp;
2542                         ptetemp = *src_pte;
2543                         /*
2544                          * we only virtual copy managed pages
2545                          */
2546                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2547                                 /*
2548                                  * We have to check after allocpte for the
2549                                  * pte still being around...  allocpte can
2550                                  * block.
2551                                  */
2552                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2553                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2554                                         /*
2555                                          * Clear the modified and
2556                                          * accessed (referenced) bits
2557                                          * during the copy.
2558                                          */
2559                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2560                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2561                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2562                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2563                                                 dstmpte, m);
2564                                 } else {
2565                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2566                                 }
2567                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2568                                         break;
2569                         }
2570                         addr += PAGE_SIZE;
2571                         src_pte++;
2572                         dst_pte++;
2573                 }
2574         }
2575         pmap_inval_flush(&info);
2576 }
2577
2578 /*
2579  *      Routine:        pmap_kernel
2580  *      Function:
2581  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2582  */
2583 pmap_t
2584 pmap_kernel(void)
2585 {
2586         return (kernel_pmap);
2587 }
2588
2589 /*
2590  * pmap_zero_page:
2591  *
2592  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2593  *      contents.
2594  *
2595  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2596  *      required.
2597  */
2598 void
2599 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2600 {
2601         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2602
2603         crit_enter();
2604         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2605                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2606         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2607                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2608         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2609
2610 #if defined(I686_CPU)
2611         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2612                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2613         else
2614 #endif
2615                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2616         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2617         crit_exit();
2618 }
2619
2620 /*
2621  * pmap_zero_page:
2622  *
2623  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2624  *      its contents with bzero.
2625  *
2626  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2627  */
2628 void
2629 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2630 {
2631         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2632
2633         crit_enter();
2634         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2635                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2636         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2637         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2638
2639 #if defined(I686_CPU)
2640         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2641                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2642         else
2643 #endif
2644                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2645         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2646         crit_exit();
2647 }
2648
2649 /*
2650  * pmap_copy_page:
2651  *
2652  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2653  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2654  *      is required.
2655  */
2656 void
2657 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2658 {
2659         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2660
2661         crit_enter();
2662         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2663                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2664         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2665                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2666
2667         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2668         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2669
2670         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2671         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2672
2673         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2674
2675         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2676         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2677         crit_exit();
2678 }
2679
2680 /*
2681  * pmap_copy_page_frag:
2682  *
2683  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2684  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2685  *      is required.
2686  */
2687 void
2688 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2689 {
2690         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2691
2692         crit_enter();
2693         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2694                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2695         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2696                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2697
2698         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2699         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2700
2701         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2702         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2703
2704         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2705               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2706               bytes);
2707
2708         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2709         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2710         crit_exit();
2711 }
2712
2713
2714 /*
2715  *      Routine:        pmap_pageable
2716  *      Function:
2717  *              Make the specified pages (by pmap, offset)
2718  *              pageable (or not) as requested.
2719  *
2720  *              A page which is not pageable may not take
2721  *              a fault; therefore, its page table entry
2722  *              must remain valid for the duration.
2723  *
2724  *              This routine is merely advisory; pmap_enter
2725  *              will specify that these pages are to be wired
2726  *              down (or not) as appropriate.
2727  */
2728 void
2729 pmap_pageable(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t pageable)
2730 {
2731 }
2732
2733 /*
2734  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2735  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2736  * be changed upwards or downwards in the future; it
2737  * is only necessary that true be returned for a small
2738  * subset of pmaps for proper page aging.
2739  */
2740 boolean_t
2741 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2742 {
2743         pv_entry_t pv;
2744         int loops = 0;
2745         int s;
2746
2747         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2748                 return FALSE;
2749
2750         s = splvm();
2751
2752         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2753                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2754                         splx(s);
2755                         return TRUE;
2756                 }
2757                 loops++;
2758                 if (loops >= 16)
2759                         break;
2760         }
2761         splx(s);
2762         return (FALSE);
2763 }
2764
2765 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2766 /*
2767  * Remove all pages from specified address space
2768  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2769  * is special cased for current process only, but
2770  * can have the more generic (and slightly slower)
2771  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2772  * in the case of running down an entire address space.
2773  */
2774 void
2775 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2776 {
2777         unsigned *pte, tpte;
2778         pv_entry_t pv, npv;
2779         int s;
2780         vm_page_t m;
2781         pmap_inval_info info;
2782
2783 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2784         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))) {
2785                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2786                 return;
2787         }
2788 #endif
2789
2790         pmap_inval_init(&info);
2791         s = splvm();
2792         for(pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2793                 pv;
2794                 pv = npv) {
2795
2796                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2797                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2798                         continue;
2799                 }
2800
2801 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2802                 pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2803 #else
2804                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2805 #endif
2806                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2807                 tpte = *pte;
2808
2809 /*
2810  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2811  */
2812                 if (tpte & PG_W) {
2813                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2814                         continue;
2815                 }
2816                 *pte = 0;
2817
2818                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2819
2820                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2821                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2822
2823                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2824
2825                 /*
2826                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2827                  */
2828                 if (tpte & PG_M) {
2829                         vm_page_dirty(m);
2830                 }
2831
2832
2833                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2834                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2835
2836                 m->md.pv_list_count--;
2837                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2838                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2839                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2840                 }
2841
2842                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2843                 free_pv_entry(pv);
2844         }
2845         pmap_inval_flush(&info);
2846         splx(s);
2847 }
2848
2849 /*
2850  * pmap_testbit tests bits in pte's
2851  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2852  * and a lot of things compile-time evaluate.
2853  */
2854 static boolean_t
2855 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2856 {
2857         pv_entry_t pv;
2858         unsigned *pte;
2859         int s;
2860
2861         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2862                 return FALSE;
2863
2864         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2865                 return FALSE;
2866
2867         s = splvm();
2868
2869         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2870                 /*
2871                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2872                  * mark clean_map and ptes as never
2873                  * modified.
2874                  */
2875                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2876                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2877                                 continue;
2878                 }
2879
2880 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2881                 if (!pv->pv_pmap) {
2882                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2883                         continue;
2884                 }
2885 #endif
2886                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2887                 if (*pte & bit) {
2888                         splx(s);
2889                         return TRUE;
2890                 }
2891         }
2892         splx(s);
2893         return (FALSE);
2894 }
2895
2896 /*
2897  * this routine is used to modify bits in ptes
2898  */
2899 static __inline void
2900 pmap_changebit(vm_page_t m, int bit, boolean_t setem)
2901 {
2902         struct pmap_inval_info info;
2903         pv_entry_t pv;
2904         unsigned *pte;
2905         int s;
2906
2907         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2908                 return;
2909
2910         pmap_inval_init(&info);
2911         s = splvm();
2912
2913         /*
2914          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2915          * setting RO do we need to clear the VAC?
2916          */
2917         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2918                 /*
2919                  * don't write protect pager mappings
2920                  */
2921                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2922                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2923                                 continue;
2924                 }
2925
2926 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2927                 if (!pv->pv_pmap) {
2928                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2929                         continue;
2930                 }
2931 #endif
2932
2933                 /*
2934                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2935                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2936                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2937                  */
2938                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2939                 if (bit == PG_RW)
2940                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2941
2942                 if (setem) {
2943 #ifdef SMP
2944                         atomic_set_int(pte, bit);
2945 #else
2946                         atomic_set_int_nonlocked(pte, bit);
2947 #endif
2948                 } else {
2949                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2950                         if (pbits & bit) {
2951                                 if (bit == PG_RW) {
2952                                         if (pbits & PG_M) {
2953                                                 vm_page_dirty(m);
2954                                         }
2955 #ifdef SMP
2956                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
2957 #else
2958                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_M|PG_RW);
2959 #endif
2960                                 } else {
2961 #ifdef SMP
2962                                         atomic_clear_int(pte, bit);
2963 #else
2964                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, bit);
2965 #endif
2966                                 }
2967                         }
2968                 }
2969         }
2970         pmap_inval_flush(&info);
2971         splx(s);
2972 }
2973
2974 /*
2975  *      pmap_page_protect:
2976  *
2977  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2978  */
2979 void
2980 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2981 {
2982         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2983                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2984                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
2985                 } else {
2986                         pmap_remove_all(m);
2987                 }
2988         }
2989 }
2990
2991 vm_paddr_t
2992 pmap_phys_address(int ppn)
2993 {
2994         return (i386_ptob(ppn));
2995 }
2996
2997 /*
2998  *      pmap_ts_referenced:
2999  *
3000  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3001  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3002  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3003  *      reference bits set.
3004  *
3005  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3006  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3007  *      optimal aging of shared pages.
3008  */
3009 int
3010 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3011 {
3012         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3013         unsigned *pte;
3014         int s;
3015         int rtval = 0;
3016
3017         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3018                 return (rtval);
3019
3020         s = splvm();
3021
3022         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3023
3024                 pvf = pv;
3025
3026                 do {
3027                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3028
3029                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3030
3031                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3032
3033                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3034                                 continue;
3035
3036                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3037
3038                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3039 #ifdef SMP
3040                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3041 #else
3042                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3043 #endif
3044                                 rtval++;
3045                                 if (rtval > 4) {
3046                                         break;
3047                                 }
3048                         }
3049                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3050         }
3051         splx(s);
3052
3053         return (rtval);
3054 }
3055
3056 /*
3057  *      pmap_is_modified:
3058  *
3059  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3060  *      in any physical maps.
3061  */
3062 boolean_t
3063 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3064 {
3065         return pmap_testbit(m, PG_M);
3066 }
3067
3068 /*
3069  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3070  */
3071 void
3072 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3073 {
3074         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3075 }
3076
3077 /*
3078  *      pmap_clear_reference:
3079  *
3080  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3081  */
3082 void
3083 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3084 {
3085         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3086 }
3087
3088 /*
3089  * Miscellaneous support routines follow
3090  */
3091
3092 static void
3093 i386_protection_init(void)
3094 {
3095         int *kp, prot;
3096
3097         kp = protection_codes;
3098         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3099                 switch (prot) {
3100                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3101                         /*
3102                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3103                          * so just make it readable.
3104                          */
3105                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3106                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3107                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3108                         *kp++ = 0;
3109                         break;
3110                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3111                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3112                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3113                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3114                         *kp++ = PG_RW;
3115                         break;
3116                 }
3117         }
3118 }
3119
3120 /*
3121  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3122  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3123  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3124  * NOT real memory.
3125  *
3126  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3127  * a time.
3128  */
3129 void *
3130 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3131 {
3132         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3133         unsigned *pte;
3134
3135         offset = pa & PAGE_MASK;
3136         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3137
3138         va = kmem_alloc_pageable(kernel_map, size);
3139         if (!va)
3140                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3141
3142         pa = pa & PG_FRAME;
3143         for (tmpva = va; size > 0;) {
3144                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3145                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3146                 size -= PAGE_SIZE;
3147                 tmpva += PAGE_SIZE;
3148                 pa += PAGE_SIZE;
3149         }
3150         cpu_invltlb();
3151         smp_invltlb();
3152
3153         return ((void *)(va + offset));
3154 }
3155
3156 void
3157 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3158 {
3159         vm_offset_t base, offset;
3160
3161         base = va & PG_FRAME;
3162         offset = va & PAGE_MASK;
3163         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3164         kmem_free(kernel_map, base, size);
3165 }
3166
3167 /*
3168  * perform the pmap work for mincore
3169  */
3170 int
3171 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3172 {
3173         unsigned *ptep, pte;
3174         vm_page_t m;
3175         int val = 0;
3176
3177         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3178         if (ptep == 0) {
3179                 return 0;
3180         }
3181
3182         if ((pte = *ptep) != 0) {
3183                 vm_offset_t pa;
3184
3185                 val = MINCORE_INCORE;
3186                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3187                         return val;
3188
3189                 pa = pte & PG_FRAME;
3190
3191                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3192
3193                 /*
3194                  * Modified by us
3195                  */
3196                 if (pte & PG_M)
3197                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3198                 /*
3199                  * Modified by someone
3200                  */
3201                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3202                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3203                 /*
3204                  * Referenced by us
3205                  */
3206                 if (pte & PG_A)
3207                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3208
3209                 /*
3210                  * Referenced by someone
3211                  */
3212                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3213                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3214                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3215                 }
3216         }
3217         return val;
3218 }
3219
3220 void
3221 pmap_activate(struct proc *p)
3222 {
3223         pmap_t  pmap;
3224
3225         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3226 #if defined(SMP)
3227         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3228 #else
3229         pmap->pm_active |= 1;
3230 #endif
3231 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3232         tlb_flush_count++;
3233 #endif
3234         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3235         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3236 }
3237
3238 vm_offset_t
3239 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3240 {
3241
3242         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3243                 return addr;
3244         }
3245
3246         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3247         return addr;
3248 }
3249
3250
3251 #if defined(PMAP_DEBUG)
3252 int
3253 pmap_pid_dump(int pid)
3254 {
3255         pmap_t pmap;
3256         struct proc *p;
3257         int npte = 0;
3258         int index;
3259         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
3260                 if (p->p_pid != pid)
3261                         continue;
3262
3263                 if (p->p_vmspace) {
3264                         int i,j;
3265                         index = 0;
3266                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3267                         for(i=0;i<1024;i++) {
3268                                 pd_entry_t *pde;
3269                                 unsigned *pte;
3270                                 unsigned base = i << PDRSHIFT;
3271
3272                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3273                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3274                                         for(j=0;j<1024;j++) {
3275                                                 unsigned va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3276                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3277                                                         if (index) {
3278                                                                 index = 0;
3279                                                                 printf("\n");
3280                                                         }
3281                                                         return npte;
3282                                                 }
3283                                                 pte = pmap_pte_quick( pmap, va);
3284                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3285                                                         vm_offset_t pa;
3286                                                         vm_page_t m;
3287                                                         pa = *(int *)pte;
3288                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3289                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3290                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3291                                                         npte++;
3292                                                         index++;
3293                                                         if (index >= 2) {
3294                                                                 index = 0;
3295                                                                 printf("\n");
3296                                                         } else {
3297                                                                 printf(" ");
3298                                                         }
3299                                                 }
3300                                         }
3301                                 }
3302                         }
3303                 }
3304         }
3305         return npte;
3306 }
3307 #endif
3308
3309 #if defined(DEBUG)
3310
3311 static void     pads (pmap_t pm);
3312 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3313
3314 /* print address space of pmap*/
3315 static void
3316 pads(pmap_t pm)
3317 {
3318         unsigned va, i, j;
3319         unsigned *ptep;
3320
3321         if (pm == kernel_pmap)
3322                 return;
3323         for (i = 0; i < 1024; i++)
3324                 if (pm->pm_pdir[i])
3325                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3326                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3327                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3328                                         continue;
3329                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3330                                         continue;
3331                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3332                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3333                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3334                         };
3335
3336 }
3337
3338 void
3339 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3340 {
3341         pv_entry_t pv;
3342         vm_page_t m;
3343
3344         printf("pa %08llx", (long long)pa);
3345         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3346         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3347 #ifdef used_to_be
3348                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3349                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3350 #endif
3351                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3352                 pads(pv->pv_pmap);
3353         }
3354         printf(" ");
3355 }
3356 #endif