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