Merge branch 'vendor/OPENSSH'
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  *
9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
22  *    must display the following acknowledgement:
23  *      This product includes software developed by the University of
24  *      California, Berkeley and its contributors.
25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
27  *    without specific prior written permission.
28  *
29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
39  * SUCH DAMAGE.
40  *
41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.87 2008/08/25 17:01:38 dillon Exp $
44  */
45
46 /*
47  *      Manages physical address maps.
48  *
49  *      In addition to hardware address maps, this
50  *      module is called upon to provide software-use-only
51  *      maps which may or may not be stored in the same
52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
53  *      used to store intermediate results from copy
54  *      operations to and from address spaces.
55  *
56  *      Since the information managed by this module is
57  *      also stored by the logical address mapping module,
58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
61  *      requested.
62  *
63  *      In order to cope with hardware architectures which
64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
66  *      operations until such time as they are actually
67  *      necessary.  This module is given full information as
68  *      to which processors are currently using which maps,
69  *      and to when physical maps must be made correct.
70  */
71 /*
72  * PMAP_DEBUG - see platform/pc32/include/pmap.h
73  */
74
75 #include "opt_disable_pse.h"
76 #include "opt_pmap.h"
77 #include "opt_msgbuf.h"
78
79 #include <sys/param.h>
80 #include <sys/systm.h>
81 #include <sys/kernel.h>
82 #include <sys/proc.h>
83 #include <sys/msgbuf.h>
84 #include <sys/vmmeter.h>
85 #include <sys/mman.h>
86
87 #include <vm/vm.h>
88 #include <vm/vm_param.h>
89 #include <sys/sysctl.h>
90 #include <sys/lock.h>
91 #include <vm/vm_kern.h>
92 #include <vm/vm_page.h>
93 #include <vm/vm_map.h>
94 #include <vm/vm_object.h>
95 #include <vm/vm_extern.h>
96 #include <vm/vm_pageout.h>
97 #include <vm/vm_pager.h>
98 #include <vm/vm_zone.h>
99
100 #include <sys/user.h>
101 #include <sys/thread2.h>
102 #include <sys/sysref2.h>
103
104 #include <machine/cputypes.h>
105 #include <machine/md_var.h>
106 #include <machine/specialreg.h>
107 #include <machine/smp.h>
108 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
109 #include <machine/globaldata.h>
110 #include <machine/pmap.h>
111 #include <machine/pmap_inval.h>
112
113 #define PMAP_KEEP_PDIRS
114 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
115 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
116 #endif
117
118 #if defined(DIAGNOSTIC)
119 #define PMAP_DIAGNOSTIC
120 #endif
121
122 #define MINPV 2048
123
124 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
125 #define PMAP_INLINE __inline
126 #else
127 #define PMAP_INLINE
128 #endif
129
130 /*
131  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
132  */
133 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
134 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
135
136 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
137 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
138 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
139 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
140 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
141
142
143 /*
144  * Given a map and a machine independent protection code,
145  * convert to a vax protection code.
146  */
147 #define pte_prot(m, p)          \
148         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
149 static int protection_codes[8];
150
151 struct pmap kernel_pmap;
152 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
153
154 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
155 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
156 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
157 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
158 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
159 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
160 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
161 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
162 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
163 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
164
165 static vm_object_t kptobj;
166
167 static int nkpt;
168 vm_offset_t kernel_vm_end;
169
170 /*
171  * Data for the pv entry allocation mechanism
172  */
173 static vm_zone_t pvzone;
174 static struct vm_zone pvzone_store;
175 static struct vm_object pvzone_obj;
176 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
177 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
178 static struct pv_entry *pvinit;
179
180 /*
181  * Considering all the issues I'm having with pmap caching, if breakage
182  * continues to occur, and for debugging, I've added a sysctl that will
183  * just do an unconditional invltlb.
184  */
185 static int dreadful_invltlb;
186
187 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, dreadful_invltlb,
188            CTLFLAG_RW, &dreadful_invltlb, 0, "");
189
190 /*
191  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
192  */
193 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
194 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
195 static pt_entry_t *msgbufmap;
196 struct msgbuf *msgbufp=0;
197
198 /*
199  * Crashdump maps.
200  */
201 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
202 static caddr_t crashdumpmap;
203
204 extern pt_entry_t *SMPpt;
205
206 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
207 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
208 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
209 static void     i386_protection_init (void);
210 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
211
212 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
213 static void     pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
214 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
215                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
216 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
217                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
218 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
219                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
220 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
221 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
222                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
223
224 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
225
226 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
227 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
228 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
229 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
230 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
231 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
232
233 static unsigned pdir4mb;
234
235 /*
236  * Move the kernel virtual free pointer to the next
237  * 4MB.  This is used to help improve performance
238  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
239  * (.text, .data, .bss)
240  */
241 static vm_offset_t
242 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
243 {
244         vm_offset_t newaddr = addr;
245 #ifndef DISABLE_PSE
246         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
247                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
248         }
249 #endif
250         return newaddr;
251 }
252
253 /*
254  * pmap_pte:
255  *
256  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
257  *      pair.
258  *
259  *      This function may NOT be called from an interrupt.
260  */
261 PMAP_INLINE unsigned *
262 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
263 {
264         unsigned *pdeaddr;
265
266         if (pmap) {
267                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
268                 if (*pdeaddr & PG_PS)
269                         return pdeaddr;
270                 if (*pdeaddr) {
271                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
272                 }
273         }
274         return (0);
275 }
276
277 /*
278  * pmap_pte_quick:
279  *
280  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
281  * This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
282  * the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
283  * to do an entire invltlb when checking a single mapping.
284  *
285  * Should only be called while in a critical section.
286  *
287  * Unlike get_ptbase(), this function MAY be called from an interrupt or
288  * interrupt thread.
289  */
290 static unsigned * 
291 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
292 {
293         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
294         unsigned pde, newpf;
295
296         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
297                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
298                 unsigned index = i386_btop(va);
299                 /* are we current address space or kernel? */
300                 if ((pmap == &kernel_pmap) ||
301                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
302                         return (unsigned *) PTmap + index;
303                 }
304                 newpf = pde & PG_FRAME;
305                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
306                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
307                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
308                 }
309                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
310         }
311         return (0);
312 }
313
314
315 /*
316  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
317  *
318  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
319  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
320  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
321  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
322  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
323  *      (physical) address starting relative to 0]
324  */
325 void
326 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
327 {
328         vm_offset_t va;
329         pt_entry_t *pte;
330         struct mdglobaldata *gd;
331         int i;
332         int pg;
333
334         KvaStart = (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0);
335         KvaSize = (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0) - KvaStart;
336         KvaEnd  = KvaStart + KvaSize;
337
338         avail_start = firstaddr;
339
340         /*
341          * XXX The calculation of virtual_start is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE
342          * too large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
343          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
344          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
345          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
346          * in this calculation.
347          */
348         virtual_start = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
349         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
350         virtual_end = VADDR(KPTDI+NKPDE-1, NPTEPG-1);
351
352         /*
353          * Initialize protection array.
354          */
355         i386_protection_init();
356
357         /*
358          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
359          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
360          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
361          */
362         kernel_pmap.pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
363         kernel_pmap.pm_count = 1;
364         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
365         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
366         nkpt = NKPT;
367
368         /*
369          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
370          * mapping of pages.
371          */
372 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
373         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
374
375         va = virtual_start;
376         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(&kernel_pmap, va);
377
378         /*
379          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
380          */
381         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
382
383         /*
384          * Crashdump maps.
385          */
386         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
387
388         /*
389          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
390          * /dev/mem.
391          */
392         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
393
394         /*
395          * msgbufp is used to map the system message buffer.
396          * XXX msgbufmap is not used.
397          */
398         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
399                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
400
401         virtual_start = va;
402
403         *(int *) CMAP1 = 0;
404         for (i = 0; i < NKPT; i++)
405                 PTD[i] = 0;
406
407         /*
408          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
409          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
410          * works under UP because self-referential page table mappings
411          */
412 #ifdef SMP
413         pgeflag = 0;
414 #else
415         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
416                 pgeflag = PG_G;
417 #endif
418         
419 /*
420  * Initialize the 4MB page size flag
421  */
422         pseflag = 0;
423 /*
424  * The 4MB page version of the initial
425  * kernel page mapping.
426  */
427         pdir4mb = 0;
428
429 #if !defined(DISABLE_PSE)
430         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
431                 unsigned ptditmp;
432                 /*
433                  * Note that we have enabled PSE mode
434                  */
435                 pseflag = PG_PS;
436                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
437                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
438                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
439                 pdir4mb = ptditmp;
440
441 #ifndef SMP
442                 /*
443                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
444                  * now because the APs will not be able to use it when
445                  * they boot up.
446                  */
447                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
448
449                 /*
450                  * We can do the mapping here for the single processor
451                  * case.  We simply ignore the old page table page from
452                  * now on.
453                  */
454                 /*
455                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
456                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
457                  */
458                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
459                 kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
460                 cpu_invltlb();
461 #endif
462         }
463 #endif
464
465         /*
466          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
467          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
468          * portion.
469          */
470         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
471         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
472         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
473         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
474         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
475         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
476         gd->gd_GDMAP1 = &PTD[KGDTDI];
477         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
478         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
479         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
480         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
481         gd->gd_GDADDR1= (unsigned *)VADDR(KGDTDI, 0);
482
483         cpu_invltlb();
484 }
485
486 #ifdef SMP
487 /*
488  * Set 4mb pdir for mp startup
489  */
490 void
491 pmap_set_opt(void)
492 {
493         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
494                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
495                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
496                         kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] =
497                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
498                         cpu_invltlb();
499                 }
500         }
501 }
502 #endif
503
504 /*
505  *      Initialize the pmap module.
506  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
507  *      system needs to map virtual memory.
508  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
509  *      way, discontiguous physical memory.
510  */
511 void
512 pmap_init(void)
513 {
514         int i;
515         int initial_pvs;
516
517         /*
518          * object for kernel page table pages
519          */
520         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
521
522         /*
523          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
524          * pv_head_table.
525          */
526
527         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
528                 vm_page_t m;
529
530                 m = &vm_page_array[i];
531                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
532                 m->md.pv_list_count = 0;
533         }
534
535         /*
536          * init the pv free list
537          */
538         initial_pvs = vm_page_array_size;
539         if (initial_pvs < MINPV)
540                 initial_pvs = MINPV;
541         pvzone = &pvzone_store;
542         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
543                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
544         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
545                 initial_pvs);
546
547         /*
548          * Now it is safe to enable pv_table recording.
549          */
550         pmap_initialized = TRUE;
551 }
552
553 /*
554  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
555  * high water mark so that the system can recover from excessive
556  * numbers of pv entries.
557  */
558 void
559 pmap_init2(void)
560 {
561         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
562
563         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
564         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
565         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
566         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
567         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
568 }
569
570
571 /***************************************************
572  * Low level helper routines.....
573  ***************************************************/
574
575 #ifdef PMAP_DEBUG
576
577 static void
578 test_m_maps_pv(vm_page_t m, pv_entry_t pv)
579 {
580         pv_entry_t spv;
581
582         crit_enter();
583 #ifdef PMAP_DEBUG
584         KKASSERT(pv->pv_m == m);
585 #endif
586         TAILQ_FOREACH(spv, &m->md.pv_list, pv_list) {
587                 if (pv == spv) {
588                         crit_exit();
589                         return;
590                 }
591         }
592         crit_exit();
593         panic("test_m_maps_pv: failed m %p pv %p\n", m, pv);
594 }
595
596 static void
597 ptbase_assert(struct pmap *pmap)
598 {
599         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
600
601         /* are we current address space or kernel? */
602         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned)PTDpde) & PG_FRAME)) {
603                 return;
604         }
605         KKASSERT(frame == (*mycpu->gd_GDMAP1 & PG_FRAME));
606 }
607
608 #else
609
610 #define test_m_maps_pv(m, pv)
611 #define ptbase_assert(pmap)
612
613 #endif
614
615 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
616
617 /*
618  * This code checks for non-writeable/modified pages.
619  * This should be an invalid condition.
620  */
621 static int
622 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
623 {
624         int pte;
625
626         pte = (int) ptea;
627
628         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
629                 return 1;
630         else
631                 return 0;
632 }
633 #endif
634
635
636 /*
637  * this routine defines the region(s) of memory that should
638  * not be tested for the modified bit.
639  */
640 static PMAP_INLINE int
641 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
642 {
643         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
644                 return 1;
645         else
646                 return 0;
647 }
648
649 /*
650  * Retrieve the mapped page table base for a particular pmap.  Use our self
651  * mapping for the kernel_pmap or our current pmap.
652  *
653  * For foreign pmaps we use the per-cpu page table map.  Since this involves
654  * installing a ptd it's actually (per-process x per-cpu).  However, we
655  * still cannot depend on our mapping to survive thread switches because
656  * the process might be threaded and switching to another thread for the
657  * same process on the same cpu will allow that other thread to make its
658  * own mapping.
659  *
660  * This could be a bit confusing but the jist is for something like the
661  * vkernel which uses foreign pmaps all the time this represents a pretty
662  * good cache that avoids unnecessary invltlb()s.
663  */
664 static unsigned *
665 get_ptbase(pmap_t pmap)
666 {
667         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
668         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
669
670         /*
671          * We can use PTmap if the pmap is our current address space or
672          * the kernel address space.
673          */
674         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
675                 return (unsigned *) PTmap;
676         }
677
678         /*
679          * Otherwise we use the per-cpu alternative page table map.  Each
680          * cpu gets its own map.  Because of this we cannot use this map
681          * from interrupts or threads which can preempt.
682          *
683          * Even if we already have the map cached we may still have to
684          * invalidate the TLB if another cpu modified a PDE in the map.
685          */
686         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
687                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
688
689         if ((*gd->gd_GDMAP1 & PG_FRAME) != frame) {
690                 *gd->gd_GDMAP1 = frame | PG_RW | PG_V;
691                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
692                 cpu_invltlb();
693         } else if ((pmap->pm_cached & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
694                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
695                 cpu_invltlb();
696         } else if (dreadful_invltlb) {
697                 cpu_invltlb();
698         }
699         return ((unsigned *)gd->gd_GDADDR1);
700 }
701
702 /*
703  * pmap_extract:
704  *
705  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
706  *
707  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
708  *      not kernel_pmap.
709  */
710 vm_paddr_t 
711 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
712 {
713         vm_offset_t rtval;
714         vm_offset_t pdirindex;
715
716         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
717         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
718                 unsigned *pte;
719                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
720                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
721                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
722                         return rtval;
723                 }
724                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
725                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
726                 return rtval;
727         }
728         return 0;
729 }
730
731 /***************************************************
732  * Low level mapping routines.....
733  ***************************************************/
734
735 /*
736  * Routine: pmap_kenter
737  * Function:
738  *      Add a wired page to the KVA
739  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
740  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
741  */
742 void 
743 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
744 {
745         unsigned *pte;
746         unsigned npte;
747         pmap_inval_info info;
748
749         pmap_inval_init(&info);
750         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
751         pte = (unsigned *)vtopte(va);
752         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
753         *pte = npte;
754         pmap_inval_flush(&info);
755 }
756
757 /*
758  * Routine: pmap_kenter_quick
759  * Function:
760  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
761  *      mapping on the current CPU.
762  */
763 void
764 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
765 {
766         unsigned *pte;
767         unsigned npte;
768
769         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
770         pte = (unsigned *)vtopte(va);
771         *pte = npte;
772         cpu_invlpg((void *)va);
773 }
774
775 void
776 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
777 {
778         pmap_inval_info info;
779
780         pmap_inval_init(&info);
781         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
782         pmap_inval_flush(&info);
783 }
784
785 void
786 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
787 {
788         cpu_invlpg((void *)va);
789 }
790
791 /*
792  * remove a page from the kernel pagetables
793  */
794 void
795 pmap_kremove(vm_offset_t va)
796 {
797         unsigned *pte;
798         pmap_inval_info info;
799
800         pmap_inval_init(&info);
801         pte = (unsigned *)vtopte(va);
802         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
803         *pte = 0;
804         pmap_inval_flush(&info);
805 }
806
807 void
808 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
809 {
810         unsigned *pte;
811         pte = (unsigned *)vtopte(va);
812         *pte = 0;
813         cpu_invlpg((void *)va);
814 }
815
816 /*
817  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
818  */
819 void
820 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
821 {
822         *vtopte(va) |= PG_RW;
823         cpu_invlpg((void *)va);
824 }
825
826 void
827 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
828 {
829         *vtopte(va) |= PG_N;
830         cpu_invlpg((void *)va);
831 }
832
833 /*
834  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
835  *      virtual address space.
836  *
837  *      For now, VM is already on, we only need to map the
838  *      specified memory.
839  */
840 vm_offset_t
841 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
842 {
843         vm_offset_t     sva, virt;
844
845         sva = virt = *virtp;
846         while (start < end) {
847                 pmap_kenter(virt, start);
848                 virt += PAGE_SIZE;
849                 start += PAGE_SIZE;
850         }
851         *virtp = virt;
852         return (sva);
853 }
854
855
856 /*
857  * Add a list of wired pages to the kva
858  * this routine is only used for temporary
859  * kernel mappings that do not need to have
860  * page modification or references recorded.
861  * Note that old mappings are simply written
862  * over.  The page *must* be wired.
863  */
864 void
865 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
866 {
867         vm_offset_t end_va;
868
869         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
870                 
871         while (va < end_va) {
872                 unsigned *pte;
873
874                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
875                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
876                 cpu_invlpg((void *)va);
877                 va += PAGE_SIZE;
878                 m++;
879         }
880 #ifdef SMP
881         smp_invltlb();  /* XXX */
882 #endif
883 }
884
885 void
886 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
887 {
888         vm_offset_t end_va;
889         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
890
891         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
892
893         while (va < end_va) {
894                 unsigned *pte;
895                 unsigned pteval;
896
897                 /*
898                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
899                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
900                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
901                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
902                  * entry is optimal and no invalidation is required.
903                  */
904                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
905                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
906                 if (*pte != pteval) {
907                         *mask = 0;
908                         *pte = pteval;
909                         cpu_invlpg((void *)va);
910                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
911                         cpu_invlpg((void *)va);
912                 }
913                 va += PAGE_SIZE;
914                 m++;
915         }
916         *mask |= cmask;
917 }
918
919 /*
920  * This routine jerks page mappings from the
921  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
922  *
923  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
924  */
925 void
926 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
927 {
928         vm_offset_t end_va;
929
930         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
931
932         while (va < end_va) {
933                 unsigned *pte;
934
935                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
936                 *pte = 0;
937                 cpu_invlpg((void *)va);
938                 va += PAGE_SIZE;
939         }
940 #ifdef SMP
941         smp_invltlb();
942 #endif
943 }
944
945 /*
946  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
947  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
948  *
949  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
950  * the call should be made with a critical section held so the page's object
951  * association remains valid on return.
952  */
953 static vm_page_t
954 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
955 {
956         vm_page_t m;
957
958         do {
959                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
960         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
961
962         return(m);
963 }
964
965 /*
966  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
967  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
968  */
969 void
970 pmap_init_thread(thread_t td)
971 {
972         /* enforce pcb placement */
973         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
974         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
975         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
976 }
977
978 /*
979  * This routine directly affects the fork perf for a process.
980  */
981 void
982 pmap_init_proc(struct proc *p)
983 {
984 }
985
986 /*
987  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
988  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
989  */
990 void
991 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
992 {
993         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
994 }
995
996 /***************************************************
997  * Page table page management routines.....
998  ***************************************************/
999
1000 /*
1001  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1002  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1003  */
1004 static int 
1005 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
1006 {
1007         /* 
1008          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1009          * any active flushes if we block.
1010          */
1011         if (m->flags & PG_BUSY) {
1012                 pmap_inval_flush(info);
1013                 while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
1014                         ;
1015         }
1016         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1017                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1018
1019         if (m->hold_count == 1) {
1020                 /*
1021                  * Unmap the page table page.
1022                  *
1023                  * NOTE: We must clear pm_cached for all cpus, including
1024                  *       the current one, when clearing a page directory
1025                  *       entry.
1026                  */
1027                 vm_page_busy(m);
1028                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
1029                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1030                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1031                 pmap->pm_cached = 0;
1032
1033                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1034                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1035
1036                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1037                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1038
1039                 /*
1040                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1041                  * after we decrement wire_count.
1042                  * 
1043                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1044                  * multiple wire counts.
1045                  */
1046                 vm_page_unhold(m);
1047                 --m->wire_count;
1048                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1049                 --vmstats.v_wire_count;
1050                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1051                 vm_page_flash(m);
1052                 vm_page_free_zero(m);
1053                 return 1;
1054         } else {
1055                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1056                 vm_page_unhold(m);
1057                 return 0;
1058         }
1059 }
1060
1061 static PMAP_INLINE int
1062 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1063 {
1064         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1065         if (m->hold_count > 1) {
1066                 vm_page_unhold(m);
1067                 return 0;
1068         } else {
1069                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
1070         }
1071 }
1072
1073 /*
1074  * After removing a page table entry, this routine is used to
1075  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1076  *
1077  * WARNING:  This function can block
1078  */
1079 static int
1080 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1081                 pmap_inval_info_t info)
1082 {
1083         unsigned ptepindex;
1084         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1085                 return 0;
1086
1087         if (mpte == NULL) {
1088                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1089                 if (pmap->pm_ptphint &&
1090                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1091                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1092                 } else {
1093                         pmap_inval_flush(info);
1094                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1095                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1096                 }
1097         }
1098
1099         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1104  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1105  *
1106  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1107  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1108  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1109  */
1110 void
1111 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1112 {
1113         pmap->pm_pdir =
1114                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1115         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1116         pmap->pm_count = 1;
1117         pmap->pm_active = 0;
1118         pmap->pm_cached = 0;
1119         pmap->pm_ptphint = NULL;
1120         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1121         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1126  * such as one in a vmspace structure.
1127  */
1128 void
1129 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1130 {
1131         vm_page_t ptdpg;
1132
1133         /*
1134          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1135          * page directory table.
1136          */
1137         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1138                 pmap->pm_pdir =
1139                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1140         }
1141
1142         /*
1143          * Allocate an object for the ptes
1144          */
1145         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1146                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1147
1148         /*
1149          * Allocate the page directory page, unless we already have
1150          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1151          * already be set appropriately.
1152          */
1153         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1154                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1155                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1156                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1157                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1158                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1159                 ptdpg->wire_count = 1;
1160                 ++vmstats.v_wire_count;
1161                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1162         }
1163         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1164                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1165 #ifdef PMAP_DEBUG
1166         else
1167                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1168 #endif
1169
1170         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1171
1172         /* install self-referential address mapping entry */
1173         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1174                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1175
1176         pmap->pm_count = 1;
1177         pmap->pm_active = 0;
1178         pmap->pm_cached = 0;
1179         pmap->pm_ptphint = NULL;
1180         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1181         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1182         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1183 }
1184
1185 /*
1186  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1187  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1188  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1189  * of cleanup work to do here.
1190  */
1191 void
1192 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1193 {
1194         vm_page_t p;
1195
1196         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1197         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1198                 KKASSERT(pmap->pm_pdir != NULL);
1199                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1200                 p->wire_count--;
1201                 vmstats.v_wire_count--;
1202                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1203                 vm_page_busy(p);
1204                 vm_page_free_zero(p);
1205                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1206         }
1207         if (pmap->pm_pdir) {
1208                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1209                 pmap->pm_pdir = NULL;
1210         }
1211         if (pmap->pm_pteobj) {
1212                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1213                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1214         }
1215 }
1216
1217 /*
1218  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1219  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1220  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1221  * then copies the template.
1222  */
1223 void
1224 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1225 {
1226         crit_enter();
1227         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1228         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1229         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1230         crit_exit();
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1235  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1236  *
1237  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1238  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1239  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1240  */
1241 static int
1242 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1243 {
1244         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1245         /*
1246          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1247          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1248          * might as well be placed directly into the zero queue.
1249          */
1250         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1251                 return 0;
1252
1253         vm_page_busy(p);
1254
1255         /*
1256          * Remove the page table page from the processes address space.
1257          */
1258         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1259         KKASSERT(pde[p->pindex]);
1260         pde[p->pindex] = 0;
1261         --pmap->pm_stats.resident_count;
1262         pmap->pm_cached = 0;
1263
1264         if (p->hold_count)  {
1265                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1266         }
1267         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1268                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1269
1270         /*
1271          * We leave the page directory page cached, wired, and mapped in
1272          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1273          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1274          *
1275          * The pmap has already been removed from the pmap_list in the
1276          * PTDPTDI case.
1277          */
1278         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1279                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1280                 bzero(pde + KGDTDI, (NPDEPG - KGDTDI) * PTESIZE);
1281                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1282                 vm_page_wakeup(p);
1283         } else {
1284                 p->wire_count--;
1285                 vmstats.v_wire_count--;
1286                 vm_page_free_zero(p);
1287         }
1288         return 1;
1289 }
1290
1291 /*
1292  * this routine is called if the page table page is not
1293  * mapped correctly.
1294  */
1295 static vm_page_t
1296 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1297 {
1298         vm_offset_t pteva, ptepa;
1299         vm_page_t m;
1300
1301         /*
1302          * Find or fabricate a new pagetable page
1303          */
1304         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1305                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1306
1307         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1308                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1309
1310         /*
1311          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1312          * the caller.
1313          */
1314         m->hold_count++;
1315
1316         /*
1317          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1318          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1319          * return the held page.
1320          */
1321         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1322                 KKASSERT((ptepa & PG_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1323                 vm_page_wakeup(m);
1324                 return(m);
1325         }
1326
1327         if (m->wire_count == 0)
1328                 vmstats.v_wire_count++;
1329         m->wire_count++;
1330
1331
1332         /*
1333          * Map the pagetable page into the process address space, if
1334          * it isn't already there.
1335          *
1336          * NOTE: For safety clear pm_cached for all cpus including the
1337          *       current one when adding a PDE to the map.
1338          */
1339         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1340
1341         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1342         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1343                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1344         pmap->pm_cached = 0;
1345
1346         /*
1347          * Set the page table hint
1348          */
1349         pmap->pm_ptphint = m;
1350
1351         /*
1352          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1353          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1354          */
1355         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1356                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1357                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1358                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1359                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1360                 } else {
1361                         pmap_zero_page(ptepa);
1362                 }
1363         }
1364 #ifdef PMAP_DEBUG
1365         else {
1366                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1367         }
1368 #endif
1369
1370         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1371         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1372         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1373         vm_page_wakeup(m);
1374
1375         return m;
1376 }
1377
1378 static vm_page_t
1379 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1380 {
1381         unsigned ptepindex;
1382         vm_offset_t ptepa;
1383         vm_page_t m;
1384
1385         /*
1386          * Calculate pagetable page index
1387          */
1388         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1389
1390         /*
1391          * Get the page directory entry
1392          */
1393         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1394
1395         /*
1396          * This supports switching from a 4MB page to a
1397          * normal 4K page.
1398          */
1399         if (ptepa & PG_PS) {
1400                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1401                 ptepa = 0;
1402                 cpu_invltlb();
1403                 smp_invltlb();
1404         }
1405
1406         /*
1407          * If the page table page is mapped, we just increment the
1408          * hold count, and activate it.
1409          */
1410         if (ptepa) {
1411                 /*
1412                  * In order to get the page table page, try the
1413                  * hint first.
1414                  */
1415                 if (pmap->pm_ptphint &&
1416                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1417                         m = pmap->pm_ptphint;
1418                 } else {
1419                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1420                         pmap->pm_ptphint = m;
1421                 }
1422                 m->hold_count++;
1423                 return m;
1424         }
1425         /*
1426          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1427          */
1428         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1429 }
1430
1431
1432 /***************************************************
1433  * Pmap allocation/deallocation routines.
1434  ***************************************************/
1435
1436 /*
1437  * Release any resources held by the given physical map.
1438  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1439  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1440  */
1441 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1442
1443 void
1444 pmap_release(struct pmap *pmap)
1445 {
1446         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1447         struct rb_vm_page_scan_info info;
1448
1449         KASSERT(pmap->pm_active == 0, ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1450 #if defined(DIAGNOSTIC)
1451         if (object->ref_count != 1)
1452                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1453 #endif
1454         
1455         info.pmap = pmap;
1456         info.object = object;
1457         crit_enter();
1458         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1459         crit_exit();
1460
1461         do {
1462                 crit_enter();
1463                 info.error = 0;
1464                 info.mpte = NULL;
1465                 info.limit = object->generation;
1466
1467                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1468                                         pmap_release_callback, &info);
1469                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1470                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1471                                 info.error = 1;
1472                 }
1473                 crit_exit();
1474         } while (info.error);
1475         pmap->pm_cached = 0;
1476 }
1477
1478 static int
1479 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1480 {
1481         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1482
1483         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1484                 info->mpte = p;
1485                 return(0);
1486         }
1487         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1488                 info->error = 1;
1489                 return(-1);
1490         }
1491         if (info->object->generation != info->limit) {
1492                 info->error = 1;
1493                 return(-1);
1494         }
1495         return(0);
1496 }
1497
1498 /*
1499  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1500  */
1501
1502 void
1503 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1504 {
1505         struct pmap *pmap;
1506         vm_offset_t ptppaddr;
1507         vm_page_t nkpg;
1508         pd_entry_t newpdir;
1509
1510         crit_enter();
1511         if (kernel_vm_end == 0) {
1512                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1513                 nkpt = 0;
1514                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1515                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1516                         nkpt++;
1517                 }
1518         }
1519         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1520         while (kernel_vm_end < addr) {
1521                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1522                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1523                         continue;
1524                 }
1525
1526                 /*
1527                  * This index is bogus, but out of the way
1528                  */
1529                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, 
1530                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1531                 if (nkpg == NULL)
1532                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1533
1534                 vm_page_wire(nkpg);
1535                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1536                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1537                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1538                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1539                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1540                 nkpt++;
1541
1542                 /*
1543                  * This update must be interlocked with pmap_pinit2.
1544                  */
1545                 TAILQ_FOREACH(pmap, &pmap_list, pm_pmnode) {
1546                         *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1547                 }
1548                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1549                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1550         }
1551         crit_exit();
1552 }
1553
1554 /*
1555  *      Retire the given physical map from service.
1556  *      Should only be called if the map contains
1557  *      no valid mappings.
1558  */
1559 void
1560 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1561 {
1562         int count;
1563
1564         if (pmap == NULL)
1565                 return;
1566
1567         count = --pmap->pm_count;
1568         if (count == 0) {
1569                 pmap_release(pmap);
1570                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1571         }
1572 }
1573
1574 /*
1575  *      Add a reference to the specified pmap.
1576  */
1577 void
1578 pmap_reference(pmap_t pmap)
1579 {
1580         if (pmap != NULL) {
1581                 pmap->pm_count++;
1582         }
1583 }
1584
1585 /***************************************************
1586 * page management routines.
1587  ***************************************************/
1588
1589 /*
1590  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1591  * called from an interrupt.
1592  */
1593 static PMAP_INLINE void
1594 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1595 {
1596 #ifdef PMAP_DEBUG
1597         KKASSERT(pv->pv_m != NULL);
1598         pv->pv_m = NULL;
1599 #endif
1600         pv_entry_count--;
1601         zfree(pvzone, pv);
1602 }
1603
1604 /*
1605  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1606  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1607  */
1608 static pv_entry_t
1609 get_pv_entry(void)
1610 {
1611         pv_entry_count++;
1612         if (pv_entry_high_water &&
1613             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1614             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1615                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1616                 wakeup (&vm_pages_needed);
1617         }
1618         return zalloc(pvzone);
1619 }
1620
1621 /*
1622  * This routine is very drastic, but can save the system
1623  * in a pinch.
1624  */
1625 void
1626 pmap_collect(void)
1627 {
1628         int i;
1629         vm_page_t m;
1630         static int warningdone=0;
1631
1632         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1633                 return;
1634         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1635
1636         if (warningdone < 5) {
1637                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1638                 warningdone++;
1639         }
1640
1641         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1642                 m = &vm_page_array[i];
1643                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1644                     (m->flags & PG_BUSY))
1645                         continue;
1646                 pmap_remove_all(m);
1647         }
1648 }
1649         
1650
1651 /*
1652  * If it is the first entry on the list, it is actually
1653  * in the header and we must copy the following entry up
1654  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1655  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1656  */
1657 static int
1658 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1659                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1660 {
1661         pv_entry_t pv;
1662         int rtval;
1663
1664         crit_enter();
1665         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1666                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1667                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1668                                 break;
1669                 }
1670         } else {
1671                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1672 #ifdef PMAP_DEBUG
1673                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
1674 #endif
1675                         if (va == pv->pv_va)
1676                                 break;
1677                 }
1678         }
1679         KKASSERT(pv);
1680
1681         rtval = 0;
1682         test_m_maps_pv(m, pv);
1683         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1684         m->md.pv_list_count--;
1685         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1686                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1687         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1688         ++pmap->pm_generation;
1689         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1690         free_pv_entry(pv);
1691         crit_exit();
1692         return rtval;
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Create a pv entry for page at pa for
1697  * (pmap, va).
1698  */
1699 static void
1700 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1701 {
1702         pv_entry_t pv;
1703
1704         crit_enter();
1705         pv = get_pv_entry();
1706 #ifdef PMAP_DEBUG
1707         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
1708         pv->pv_m = m;
1709 #endif
1710         pv->pv_va = va;
1711         pv->pv_pmap = pmap;
1712         pv->pv_ptem = mpte;
1713
1714         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1715         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1716         ++pmap->pm_generation;
1717         m->md.pv_list_count++;
1718
1719         crit_exit();
1720 }
1721
1722 /*
1723  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process.
1724  *
1725  * WARNING: This function may block (via pmap_remove_entry/pmap_unuse_pt),
1726  *          callers using temporary pmaps must reload them.
1727  */
1728 static int
1729 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1730                 pmap_inval_info_t info)
1731 {
1732         unsigned oldpte;
1733         vm_page_t m;
1734
1735         ptbase_assert(pmap);
1736         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1737         ptbase_assert(pmap);
1738         oldpte = loadandclear(ptq);
1739         KKASSERT(oldpte);
1740         if (oldpte & PG_W)
1741                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1742         /*
1743          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1744          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1745          * the SMP case.
1746          */
1747         if (oldpte & PG_G)
1748                 cpu_invlpg((void *)va);
1749         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1750         --pmap->pm_stats.resident_count;
1751         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1752                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1753                 if (oldpte & PG_M) {
1754 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1755                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1756                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1757                                         "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
1758                                         (void *)va, (long)oldpte);
1759                         }
1760 #endif
1761                         if (pmap_track_modified(va))
1762                                 vm_page_dirty(m);
1763                 }
1764                 if (oldpte & PG_A)
1765                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1766                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1767         } else {
1768                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1769         }
1770
1771         return 0;
1772 }
1773
1774 /*
1775  * pmap_remove_page:
1776  *
1777  * Remove a single page from a process address space.
1778  *
1779  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1780  * not kernel_pmap.
1781  */
1782 static void
1783 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1784 {
1785         unsigned *ptq;
1786
1787         /*
1788          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1789          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1790          */
1791         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1792                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1793                 if (*ptq) {
1794                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1795                         /* ptq invalid */
1796                 }
1797         }
1798 }
1799
1800 /*
1801  * pmap_remove:
1802  *
1803  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1804  *
1805  *      It is assumed that the start and end are properly
1806  *      rounded to the page size.
1807  *
1808  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1809  *      not kernel_pmap.
1810  */
1811 void
1812 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1813 {
1814         unsigned *ptbase;
1815         vm_offset_t pdnxt;
1816         vm_offset_t ptpaddr;
1817         vm_offset_t sindex, eindex;
1818         struct pmap_inval_info info;
1819
1820         if (pmap == NULL)
1821                 return;
1822
1823         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1824                 return;
1825
1826         pmap_inval_init(&info);
1827
1828         /*
1829          * special handling of removing one page.  a very
1830          * common operation and easy to short circuit some
1831          * code.
1832          */
1833         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1834                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1835                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1836                 pmap_inval_flush(&info);
1837                 return;
1838         }
1839
1840         /*
1841          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1842          * worked with.
1843          */
1844         sindex = i386_btop(sva);
1845         eindex = i386_btop(eva);
1846
1847         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1848                 unsigned pdirindex;
1849
1850                 /*
1851                  * Calculate index for next page table.
1852                  */
1853                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1854                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1855                         break;
1856
1857                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1858                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1859                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1860                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1861                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1862                         pmap->pm_cached = 0;
1863                         continue;
1864                 }
1865
1866                 /*
1867                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1868                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1869                  */
1870                 if (ptpaddr == 0)
1871                         continue;
1872
1873                 /*
1874                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1875                  * by the current page table page, or to the end of the
1876                  * range being removed.
1877                  */
1878                 if (pdnxt > eindex) {
1879                         pdnxt = eindex;
1880                 }
1881
1882                 /*
1883                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block and wipe the temporary
1884                  *       ptbase.
1885                  */
1886                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1887                         vm_offset_t va;
1888
1889                         ptbase = get_ptbase(pmap);
1890                         if (ptbase[sindex] == 0)
1891                                 continue;
1892                         va = i386_ptob(sindex);
1893                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1894                                 break;
1895                 }
1896         }
1897         pmap_inval_flush(&info);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * pmap_remove_all:
1902  *
1903  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1904  *      Reflects back modify bits to the pager.
1905  *
1906  *      This routine may not be called from an interrupt.
1907  */
1908
1909 static void
1910 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1911 {
1912         struct pmap_inval_info info;
1913         unsigned *pte, tpte;
1914         pv_entry_t pv;
1915
1916         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
1917                 return;
1918
1919         pmap_inval_init(&info);
1920         crit_enter();
1921         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1922                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1923                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1924
1925                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1926                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1927                 tpte = loadandclear(pte);
1928 #ifdef PMAP_DEBUG
1929                 KKASSERT(PHYS_TO_VM_PAGE(tpte) == m);
1930 #endif
1931                 if (tpte & PG_W)
1932                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1933
1934                 if (tpte & PG_A)
1935                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1936
1937                 /*
1938                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1939                  */
1940                 if (tpte & PG_M) {
1941 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1942                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1943                                 kprintf("pmap_remove_all: modified page "
1944                                         "not writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
1945                                         (void *)pv->pv_va, (long)tpte);
1946                         }
1947 #endif
1948                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1949                                 vm_page_dirty(m);
1950                 }
1951 #ifdef PMAP_DEBUG
1952                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
1953 #endif
1954                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1955                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1956                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1957                 m->md.pv_list_count--;
1958                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1959                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1960                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1961                 free_pv_entry(pv);
1962         }
1963         crit_exit();
1964         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
1965         pmap_inval_flush(&info);
1966 }
1967
1968 /*
1969  * pmap_protect:
1970  *
1971  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1972  *      as requested.
1973  *
1974  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1975  *      not the kernel_pmap.
1976  */
1977 void
1978 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1979 {
1980         unsigned *ptbase;
1981         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1982         vm_pindex_t sindex, eindex;
1983         pmap_inval_info info;
1984
1985         if (pmap == NULL)
1986                 return;
1987
1988         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1989                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1990                 return;
1991         }
1992
1993         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1994                 return;
1995
1996         pmap_inval_init(&info);
1997
1998         ptbase = get_ptbase(pmap);
1999
2000         sindex = i386_btop(sva);
2001         eindex = i386_btop(eva);
2002
2003         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
2004
2005                 unsigned pdirindex;
2006
2007                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
2008
2009                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
2010                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
2011                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
2012                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2013                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2014                         continue;
2015                 }
2016
2017                 /*
2018                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2019                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2020                  */
2021                 if (ptpaddr == 0)
2022                         continue;
2023
2024                 if (pdnxt > eindex) {
2025                         pdnxt = eindex;
2026                 }
2027
2028                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
2029
2030                         unsigned pbits;
2031                         vm_page_t m;
2032
2033                         /*
2034                          * XXX non-optimal.  Note also that there can be
2035                          * no pmap_inval_flush() calls until after we modify
2036                          * ptbase[sindex] (or otherwise we have to do another
2037                          * pmap_inval_add() call).
2038                          */
2039                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
2040                         pbits = ptbase[sindex];
2041
2042                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2043                                 m = NULL;
2044                                 if (pbits & PG_A) {
2045                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2046                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2047                                         pbits &= ~PG_A;
2048                                 }
2049                                 if (pbits & PG_M) {
2050                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
2051                                                 if (m == NULL)
2052                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2053                                                 vm_page_dirty(m);
2054                                                 pbits &= ~PG_M;
2055                                         }
2056                                 }
2057                         }
2058
2059                         pbits &= ~PG_RW;
2060
2061                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
2062                                 ptbase[sindex] = pbits;
2063                         }
2064                 }
2065         }
2066         pmap_inval_flush(&info);
2067 }
2068
2069 /*
2070  *      Insert the given physical page (p) at
2071  *      the specified virtual address (v) in the
2072  *      target physical map with the protection requested.
2073  *
2074  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2075  *      that the related pte can not be reclaimed.
2076  *
2077  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2078  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2079  *      insert this page into the given map NOW.
2080  */
2081 void
2082 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2083            boolean_t wired)
2084 {
2085         vm_paddr_t pa;
2086         unsigned *pte;
2087         vm_paddr_t opa;
2088         vm_offset_t origpte, newpte;
2089         vm_page_t mpte;
2090         pmap_inval_info info;
2091
2092         if (pmap == NULL)
2093                 return;
2094
2095         va &= PG_FRAME;
2096 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2097         if (va >= KvaEnd)
2098                 panic("pmap_enter: toobig");
2099         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS)) {
2100                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page "
2101                       "table pages (va: %p)", (void *)va);
2102         }
2103 #endif
2104         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2105                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2106                 print_backtrace();
2107         }
2108         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2109                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2110                 print_backtrace();
2111         }
2112
2113         /*
2114          * In the case that a page table page is not
2115          * resident, we are creating it here.
2116          */
2117         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2118                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2119         else
2120                 mpte = NULL;
2121
2122         pmap_inval_init(&info);
2123         pte = pmap_pte(pmap, va);
2124
2125         /*
2126          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2127          */
2128         if (pte == NULL) {
2129                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=0x%lx, va=%p\n",
2130                      (long)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], (void *)va);
2131         }
2132
2133         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
2134         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2135         opa = origpte & PG_FRAME;
2136
2137         if (origpte & PG_PS)
2138                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2139
2140         /*
2141          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2142          */
2143         if (origpte && (opa == pa)) {
2144                 /*
2145                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2146                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2147                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2148                  * the PT page will be also.
2149                  */
2150                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2151                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2152                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2153                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2154
2155 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2156                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
2157                         kprintf("pmap_enter: modified page not "
2158                                 "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2159                                 (void *)va, (long )origpte);
2160                 }
2161 #endif
2162
2163                 /*
2164                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2165                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2166                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2167                  * bits below.
2168                  */
2169                 if (mpte)
2170                         mpte->hold_count--;
2171
2172                 /*
2173                  * We might be turning off write access to the page,
2174                  * so we go ahead and sense modify status.
2175                  */
2176                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2177                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2178                                 vm_page_t om;
2179                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2180                                 vm_page_dirty(om);
2181                         }
2182                         pa |= PG_MANAGED;
2183                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2184                 }
2185                 goto validate;
2186         } 
2187         /*
2188          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2189          * handle validating new mapping.
2190          *
2191          * Since we have a ref on the page directory page pmap_pte()
2192          * will always return non-NULL.
2193          *
2194          * NOTE: pmap_remove_pte() can block and cause the temporary ptbase
2195          *       to get wiped.  reload the ptbase.  I'm not sure if it is
2196          *       also possible to race another pmap_enter() but check for
2197          *       that case too.
2198          */
2199         while (opa) {
2200                 int err;
2201
2202                 KKASSERT((origpte & PG_FRAME) ==
2203                          (*(vm_offset_t *)pte & PG_FRAME));
2204                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2205                 if (err)
2206                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
2207                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2208                 origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2209                 opa = origpte & PG_FRAME;
2210                 if (opa) {
2211                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2212                                 pmap, (void *)va);
2213                 }
2214         }
2215
2216         /*
2217          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2218          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2219          * called at interrupt time.
2220          */
2221         if (pmap_initialized && 
2222             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2223                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2224                 ptbase_assert(pmap);
2225                 pa |= PG_MANAGED;
2226                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2227         }
2228
2229         /*
2230          * Increment counters
2231          */
2232         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2233         if (wired)
2234                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2235         KKASSERT(*pte == 0);
2236
2237 validate:
2238         /*
2239          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2240          */
2241         ptbase_assert(pmap);
2242         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2243
2244         if (wired)
2245                 newpte |= PG_W;
2246         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2247                 newpte |= PG_U;
2248         if (pmap == &kernel_pmap)
2249                 newpte |= pgeflag;
2250
2251         /*
2252          * if the mapping or permission bits are different, we need
2253          * to update the pte.
2254          */
2255         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2256                 pmap_inval_add(&info, pmap, va);
2257                 ptbase_assert(pmap);
2258                 KKASSERT(*pte == 0 ||
2259                          (*pte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME));
2260                 *pte = newpte | PG_A;
2261                 if (newpte & PG_RW)
2262                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2263         }
2264         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2265         pmap_inval_flush(&info);
2266 }
2267
2268 /*
2269  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2270  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2271  * VA.
2272  *
2273  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2274  */
2275 static void
2276 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2277 {
2278         unsigned *pte;
2279         vm_paddr_t pa;
2280         vm_page_t mpte;
2281         unsigned ptepindex;
2282         vm_offset_t ptepa;
2283         pmap_inval_info info;
2284
2285         pmap_inval_init(&info);
2286
2287         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2288                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2289                 print_backtrace();
2290         }
2291         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2292                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2293                 print_backtrace();
2294         }
2295
2296         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2297
2298         /*
2299          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2300          *
2301          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2302          * section following.
2303          */
2304         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2305                 /*
2306                  * Calculate pagetable page index
2307                  */
2308                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2309
2310                 do {
2311                         /*
2312                          * Get the page directory entry
2313                          */
2314                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2315
2316                         /*
2317                          * If the page table page is mapped, we just increment
2318                          * the hold count, and activate it.
2319                          */
2320                         if (ptepa) {
2321                                 if (ptepa & PG_PS)
2322                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2323                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2324                                     (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2325                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2326                                 } else {
2327                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2328                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2329                                 }
2330                                 if (mpte)
2331                                         mpte->hold_count++;
2332                         } else {
2333                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2334                         }
2335                 } while (mpte == NULL);
2336         } else {
2337                 mpte = NULL;
2338                 /* this code path is not yet used */
2339         }
2340
2341         /*
2342          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2343          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2344          * we do not disturb it.
2345          */
2346         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2347         if (*pte & PG_V) {
2348                 if (mpte)
2349                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2350                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2351                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2352                 return;
2353         }
2354
2355         /*
2356          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2357          */
2358         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2359                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2360                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2361         }
2362
2363         /*
2364          * Increment counters
2365          */
2366         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2367
2368         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2369
2370         /*
2371          * Now validate mapping with RO protection
2372          */
2373         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2374                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2375         else
2376                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2377 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2378         pmap_inval_flush(&info);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2383  * to be used for panic dumps.
2384  */
2385 void *
2386 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2387 {
2388         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2389         return ((void *)crashdumpmap);
2390 }
2391
2392 #define MAX_INIT_PT (96)
2393
2394 /*
2395  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2396  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2397  * immediately after an mmap.
2398  */
2399 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2400
2401 void
2402 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2403                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2404                     vm_size_t size, int limit)
2405 {
2406         struct rb_vm_page_scan_info info;
2407         struct lwp *lp;
2408         int psize;
2409
2410         /*
2411          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2412          * or object.
2413          */
2414         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2415                 return;
2416
2417         /*
2418          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2419          */
2420         lp = curthread->td_lwp;
2421         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2422                 return;
2423
2424         psize = i386_btop(size);
2425
2426         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2427                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2428                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2429                 return;
2430         }
2431
2432         if (psize + pindex > object->size) {
2433                 if (object->size < pindex)
2434                         return;           
2435                 psize = object->size - pindex;
2436         }
2437
2438         if (psize == 0)
2439                 return;
2440
2441         /*
2442          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2443          * any valid pages found into the pmap.
2444          *
2445          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2446          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2447          */
2448         info.start_pindex = pindex;
2449         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2450         info.limit = limit;
2451         info.mpte = NULL;
2452         info.addr = addr;
2453         info.pmap = pmap;
2454
2455         crit_enter();
2456         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2457                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2458         crit_exit();
2459 }
2460
2461 static
2462 int
2463 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2464 {
2465         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2466         vm_pindex_t rel_index;
2467         /*
2468          * don't allow an madvise to blow away our really
2469          * free pages allocating pv entries.
2470          */
2471         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2472                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2473                     return(-1);
2474         }
2475         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2476             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2477                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2478                         vm_page_deactivate(p);
2479                 vm_page_busy(p);
2480                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2481                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2482                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2483                 vm_page_wakeup(p);
2484         }
2485         return(0);
2486 }
2487
2488 /*
2489  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2490  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2491  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2492  */
2493 #define PFBAK 4
2494 #define PFFOR 4
2495 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2496
2497 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2498         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2499         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2500         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2501         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2502 };
2503
2504 void
2505 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2506 {
2507         int i;
2508         vm_offset_t starta;
2509         vm_offset_t addr;
2510         vm_pindex_t pindex;
2511         vm_page_t m;
2512         vm_object_t object;
2513         struct lwp *lp;
2514
2515         /*
2516          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2517          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2518          */
2519         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2520                 return;
2521         lp = curthread->td_lwp;
2522         if (lp == NULL || (pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace)))
2523                 return;
2524
2525         object = entry->object.vm_object;
2526
2527         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2528         if (starta < entry->start)
2529                 starta = entry->start;
2530         else if (starta > addra)
2531                 starta = 0;
2532
2533         /*
2534          * critical section protection is required to maintain the 
2535          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2536          * them from their objects.
2537          */
2538         crit_enter();
2539         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2540                 vm_object_t lobject;
2541                 unsigned *pte;
2542
2543                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2544                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2545                         addr = 0;
2546
2547                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2548                         continue;
2549
2550                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0)
2551                         continue;
2552
2553                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2554                 if (*pte)
2555                         continue;
2556
2557                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2558                 lobject = object;
2559
2560                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2561                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2562                      (lobject->backing_object));
2563                     lobject = lobject->backing_object
2564                 ) {
2565                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2566                                 break;
2567                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2568                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2569                 }
2570
2571                 /*
2572                  * give-up when a page is not in memory
2573                  */
2574                 if (m == NULL)
2575                         break;
2576
2577                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2578                         (m->busy == 0) &&
2579                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2580
2581                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2582                                 vm_page_deactivate(m);
2583                         }
2584                         vm_page_busy(m);
2585                         pmap_enter_quick(pmap, addr, m);
2586                         vm_page_wakeup(m);
2587                 }
2588         }
2589         crit_exit();
2590 }
2591
2592 /*
2593  *      Routine:        pmap_change_wiring
2594  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2595  *                      pair.
2596  *      In/out conditions:
2597  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2598  */
2599 void
2600 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2601 {
2602         unsigned *pte;
2603
2604         if (pmap == NULL)
2605                 return;
2606
2607         pte = pmap_pte(pmap, va);
2608
2609         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2610                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2611         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2612                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2613
2614         /*
2615          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2616          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2617          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2618          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2619          * wiring changes.
2620          */
2621 #ifdef SMP
2622         if (wired)
2623                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2624         else
2625                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2626 #else
2627         if (wired)
2628                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2629         else
2630                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2631 #endif
2632 }
2633
2634
2635
2636 /*
2637  *      Copy the range specified by src_addr/len
2638  *      from the source map to the range dst_addr/len
2639  *      in the destination map.
2640  *
2641  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2642  */
2643 void
2644 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2645         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2646 {
2647 #if 0
2648         pmap_inval_info info;
2649         vm_offset_t addr;
2650         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2651         vm_offset_t pdnxt;
2652         unsigned src_frame, dst_frame;
2653         vm_page_t m;
2654 #endif
2655
2656         if (dst_addr != src_addr)
2657                 return;
2658         /*
2659          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2660          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2661          * be the case.
2662          *
2663          * FIXME!
2664          */
2665         return;
2666 #if 0
2667         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2668         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2669                 return;
2670         }
2671
2672         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2673         if ((*gd->gd_GDMAP1 & PG_FRAME) != dst_frame) {
2674                 *gd->gd_GDMAP1 = dst_frame | PG_RW | PG_V;
2675                 cpu_invltlb();
2676                 XXX
2677         }
2678         pmap_inval_init(&info);
2679         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2680         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2681
2682         /*
2683          * critical section protection is required to maintain the page/object
2684          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2685          * their objects.
2686          */
2687         crit_enter();
2688         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2689                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2690                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2691                 vm_offset_t srcptepaddr;
2692                 unsigned ptepindex;
2693
2694                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2695                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2696
2697                 /*
2698                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2699                  * way below the low water mark of free pages or way
2700                  * above high water mark of used pv entries.
2701                  */
2702                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2703                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2704                         break;
2705                 
2706                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2707                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2708
2709                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2710                 if (srcptepaddr == 0)
2711                         continue;
2712                         
2713                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2714                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2715                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2716                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2717                                 XXX
2718                         }
2719                         continue;
2720                 }
2721
2722                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2723                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2724                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2725                         continue;
2726                 }
2727
2728                 if (pdnxt > end_addr)
2729                         pdnxt = end_addr;
2730
2731                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2732                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2733                 while (addr < pdnxt) {
2734                         unsigned ptetemp;
2735
2736                         ptetemp = *src_pte;
2737                         /*
2738                          * we only virtual copy managed pages
2739                          */
2740                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2741                                 /*
2742                                  * We have to check after allocpte for the
2743                                  * pte still being around...  allocpte can
2744                                  * block.
2745                                  *
2746                                  * pmap_allocpte() can block.  If we lose
2747                                  * our page directory mappings we stop.
2748                                  */
2749                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2750
2751                                 if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME) ||
2752                                     XXX dst_frame != (((unsigned) xxx) & PG_FRAME)
2753                                 ) {
2754                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: detected and corrected race\n");
2755                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2756                                         goto failed;
2757                                 } else if ((*dst_pte == 0) &&
2758                                            (ptetemp = *src_pte) != 0 &&
2759                                            (ptetemp & PG_MANAGED)) {
2760                                         /*
2761                                          * Clear the modified and
2762                                          * accessed (referenced) bits
2763                                          * during the copy.
2764                                          */
2765                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2766                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2767                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2768                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2769                                                 dstmpte, m);
2770                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2771                                 } else {
2772                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: dst_pte race detected and corrected\n");
2773                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2774                                         goto failed;
2775                                 }
2776                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2777                                         break;
2778                         }
2779                         addr += PAGE_SIZE;
2780                         src_pte++;
2781                         dst_pte++;
2782                 }
2783         }
2784 failed:
2785         crit_exit();
2786         pmap_inval_flush(&info);
2787 #endif
2788 }       
2789
2790 /*
2791  * pmap_zero_page:
2792  *
2793  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2794  *      contents.
2795  *
2796  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2797  *      required.
2798  */
2799 void
2800 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2801 {
2802         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2803
2804         crit_enter();
2805         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2806                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2807         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2808                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2809         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2810
2811 #if defined(I686_CPU)
2812         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2813                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2814         else
2815 #endif
2816                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2817         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2818         crit_exit();
2819 }
2820
2821 /*
2822  * pmap_page_assertzero:
2823  *
2824  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2825  */
2826 void
2827 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2828 {
2829         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2830         int i;
2831
2832         crit_enter();
2833         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2834                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2835         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2836                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2837         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2838         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2839             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2840                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2841                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2842             }
2843         }
2844         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2845         crit_exit();
2846 }
2847
2848 /*
2849  * pmap_zero_page:
2850  *
2851  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2852  *      its contents with bzero.
2853  *
2854  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2855  */
2856 void
2857 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2858 {
2859         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2860
2861         crit_enter();
2862         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2863                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2864         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2865         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2866
2867 #if defined(I686_CPU)
2868         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2869                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2870         else
2871 #endif
2872                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2873         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2874         crit_exit();
2875 }
2876
2877 /*
2878  * pmap_copy_page:
2879  *
2880  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2881  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2882  *      is required.
2883  */
2884 void
2885 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2886 {
2887         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2888
2889         crit_enter();
2890         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2891                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2892         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2893                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2894
2895         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2896         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2897
2898         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2899         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2900
2901         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2902
2903         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2904         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2905         crit_exit();
2906 }
2907
2908 /*
2909  * pmap_copy_page_frag:
2910  *
2911  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2912  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2913  *      is required.
2914  */
2915 void
2916 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2917 {
2918         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2919
2920         crit_enter();
2921         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2922                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2923         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2924                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2925
2926         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2927         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2928
2929         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2930         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2931
2932         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2933               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2934               bytes);
2935
2936         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2937         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2938         crit_exit();
2939 }
2940
2941 /*
2942  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2943  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2944  * be changed upwards or downwards in the future; it
2945  * is only necessary that true be returned for a small
2946  * subset of pmaps for proper page aging.
2947  */
2948 boolean_t
2949 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2950 {
2951         pv_entry_t pv;
2952         int loops = 0;
2953
2954         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2955                 return FALSE;
2956
2957         crit_enter();
2958
2959         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2960                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2961                         crit_exit();
2962                         return TRUE;
2963                 }
2964                 loops++;
2965                 if (loops >= 16)
2966                         break;
2967         }
2968         crit_exit();
2969         return (FALSE);
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Remove all pages from specified address space
2974  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2975  * is special cased for current process only, but
2976  * can have the more generic (and slightly slower)
2977  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2978  * in the case of running down an entire address space.
2979  */
2980 void
2981 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2982 {
2983         struct lwp *lp;
2984         unsigned *pte, tpte;
2985         pv_entry_t pv, npv;
2986         vm_page_t m;
2987         pmap_inval_info info;
2988         int iscurrentpmap;
2989         int32_t save_generation;
2990
2991         lp = curthread->td_lwp;
2992         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2993                 iscurrentpmap = 1;
2994         else
2995                 iscurrentpmap = 0;
2996
2997         pmap_inval_init(&info);
2998         crit_enter();
2999         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3000                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3001                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3002                         continue;
3003                 }
3004
3005                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3006
3007                 if (iscurrentpmap)
3008                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
3009                 else
3010                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3011                 KKASSERT(*pte);
3012                 if (pmap->pm_active)
3013                         pmap_inval_add(&info, pmap, pv->pv_va);
3014
3015                 /*
3016                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3017                  * at this time
3018                  */
3019                 if (*pte & PG_W) {
3020                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3021                         continue;
3022                 }
3023                 KKASSERT(*pte);
3024                 tpte = loadandclear(pte);
3025
3026                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
3027                 test_m_maps_pv(m, pv);
3028
3029                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3030                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
3031
3032                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3033                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3034
3035                 /*
3036                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3037                  */
3038                 if (tpte & PG_M) {
3039                         vm_page_dirty(m);
3040                 }
3041
3042                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3043 #ifdef PMAP_DEBUG
3044                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3045                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
3046 #endif
3047                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3048                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3049
3050                 m->md.pv_list_count--;
3051                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3052                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3053                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3054
3055                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
3056                 free_pv_entry(pv);
3057
3058                 /*
3059                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3060                  * calls and other removals were made.
3061                  */
3062                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3063                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3064                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3065                 }
3066         }
3067         pmap_inval_flush(&info);
3068         crit_exit();
3069 }
3070
3071 /*
3072  * pmap_testbit tests bits in pte's
3073  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
3074  * and a lot of things compile-time evaluate.
3075  */
3076 static boolean_t
3077 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3078 {
3079         pv_entry_t pv;
3080         unsigned *pte;
3081
3082         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3083                 return FALSE;
3084
3085         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3086                 return FALSE;
3087
3088         crit_enter();
3089
3090         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3091                 /*
3092                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3093                  * mark clean_map and ptes as never
3094                  * modified.
3095                  */
3096                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3097                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3098                                 continue;
3099                 }
3100
3101 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3102                 if (!pv->pv_pmap) {
3103                         kprintf("Null pmap (tb) at va: %p\n",
3104                                 (void *)pv->pv_va);
3105                         continue;
3106                 }
3107 #endif
3108                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3109                 if (*pte & bit) {
3110                         crit_exit();
3111                         return TRUE;
3112                 }
3113         }
3114         crit_exit();
3115         return (FALSE);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * this routine is used to modify bits in ptes
3120  */
3121 static __inline void
3122 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3123 {
3124         struct pmap_inval_info info;
3125         pv_entry_t pv;
3126         unsigned *pte;
3127         unsigned pbits;
3128
3129         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3130                 return;
3131
3132         pmap_inval_init(&info);
3133         crit_enter();
3134
3135         /*
3136          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3137          * setting RO do we need to clear the VAC?
3138          */
3139         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3140                 /*
3141                  * don't write protect pager mappings
3142                  */
3143                 if (bit == PG_RW) {
3144                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3145                                 continue;
3146                 }
3147
3148 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3149                 if (!pv->pv_pmap) {
3150                         kprintf("Null pmap (cb) at va: %p\n",
3151                                 (void *)pv->pv_va);
3152                         continue;
3153                 }
3154 #endif
3155
3156                 /*
3157                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3158                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3159                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3160                  *
3161                  * We do not have to force synchronization when clearing
3162                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3163                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3164                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3165                  */
3166                 if (bit & PG_RW)
3167                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3168                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3169 again:
3170                 pbits = *pte;
3171                 if (pbits & bit) {
3172                         if (bit == PG_RW) {
3173                                 if (pbits & PG_M) {
3174                                         vm_page_dirty(m);
3175                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3176                                 } else {
3177                                         /*
3178                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3179                                          * simultaniously with our clearing
3180                                          * of PG_RW.
3181                                          */
3182                                         if (!atomic_cmpset_int(pte, pbits,
3183                                                                pbits & ~PG_RW))
3184                                                 goto again;
3185                                 }
3186                         } else if (bit == PG_M) {
3187                                 /*
3188                                  * We could also clear PG_RW here to force
3189                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3190                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3191                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3192                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3193                                  * virtual page tables.
3194                                  */
3195                                 atomic_clear_int(pte, PG_M);
3196                         } else {
3197                                 atomic_clear_int(pte, bit);
3198                         }
3199                 }
3200         }
3201         pmap_inval_flush(&info);
3202         crit_exit();
3203 }
3204
3205 /*
3206  *      pmap_page_protect:
3207  *
3208  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3209  */
3210 void
3211 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3212 {
3213         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3214                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3215                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3216                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3217                 } else {
3218                         pmap_remove_all(m);
3219                 }
3220         }
3221 }
3222
3223 vm_paddr_t
3224 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3225 {
3226         return (i386_ptob(ppn));
3227 }
3228
3229 /*
3230  *      pmap_ts_referenced:
3231  *
3232  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3233  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3234  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3235  *      reference bits set.
3236  *
3237  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3238  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3239  *      optimal aging of shared pages.
3240  */
3241 int
3242 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3243 {
3244         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3245         unsigned *pte;
3246         int rtval = 0;
3247
3248         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3249                 return (rtval);
3250
3251         crit_enter();
3252
3253         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3254
3255                 pvf = pv;
3256
3257                 do {
3258                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3259
3260                         crit_enter();
3261                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3262                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3263                         crit_exit();
3264
3265                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3266                                 continue;
3267
3268                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3269
3270                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3271 #ifdef SMP
3272                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3273 #else
3274                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3275 #endif
3276                                 rtval++;
3277                                 if (rtval > 4) {
3278                                         break;
3279                                 }
3280                         }
3281                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3282         }
3283         crit_exit();
3284
3285         return (rtval);
3286 }
3287
3288 /*
3289  *      pmap_is_modified:
3290  *
3291  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3292  *      in any physical maps.
3293  */
3294 boolean_t
3295 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3296 {
3297         return pmap_testbit(m, PG_M);
3298 }
3299
3300 /*
3301  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3302  */
3303 void
3304 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3305 {
3306         pmap_clearbit(m, PG_M);
3307 }
3308
3309 /*
3310  *      pmap_clear_reference:
3311  *
3312  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3313  */
3314 void
3315 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3316 {
3317         pmap_clearbit(m, PG_A);
3318 }
3319
3320 /*
3321  * Miscellaneous support routines follow
3322  */
3323
3324 static void
3325 i386_protection_init(void)
3326 {
3327         int *kp, prot;
3328
3329         kp = protection_codes;
3330         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3331                 switch (prot) {
3332                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3333                         /*
3334                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3335                          * so just make it readable.
3336                          */
3337                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3338                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3339                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3340                         *kp++ = 0;
3341                         break;
3342                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3343                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3344                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3345                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3346                         *kp++ = PG_RW;
3347                         break;
3348                 }
3349         }
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3354  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3355  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3356  * NOT real memory.
3357  *
3358  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3359  * a time.
3360  */
3361 void *
3362 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3363 {
3364         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3365         unsigned *pte;
3366
3367         offset = pa & PAGE_MASK;
3368         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3369
3370         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
3371         if (!va)
3372                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3373
3374         pa = pa & PG_FRAME;
3375         for (tmpva = va; size > 0;) {
3376                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3377                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3378                 size -= PAGE_SIZE;
3379                 tmpva += PAGE_SIZE;
3380                 pa += PAGE_SIZE;
3381         }
3382         cpu_invltlb();
3383         smp_invltlb();
3384
3385         return ((void *)(va + offset));
3386 }
3387
3388 void
3389 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3390 {
3391         vm_offset_t base, offset;
3392
3393         base = va & PG_FRAME;
3394         offset = va & PAGE_MASK;
3395         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3396         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3397         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3398 }
3399
3400 /*
3401  * perform the pmap work for mincore
3402  */
3403 int
3404 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3405 {
3406         unsigned *ptep, pte;
3407         vm_page_t m;
3408         int val = 0;
3409         
3410         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3411         if (ptep == 0) {
3412                 return 0;
3413         }
3414
3415         if ((pte = *ptep) != 0) {
3416                 vm_offset_t pa;
3417
3418                 val = MINCORE_INCORE;
3419                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3420                         return val;
3421
3422                 pa = pte & PG_FRAME;
3423
3424                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3425
3426                 /*
3427                  * Modified by us
3428                  */
3429                 if (pte & PG_M)
3430                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3431                 /*
3432                  * Modified by someone
3433                  */
3434                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3435                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3436                 /*
3437                  * Referenced by us
3438                  */
3439                 if (pte & PG_A)
3440                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3441
3442                 /*
3443                  * Referenced by someone
3444                  */
3445                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3446                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3447                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3448                 }
3449         } 
3450         return val;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3455  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3456  *
3457  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
3458  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3459  */
3460 void
3461 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3462 {
3463         struct vmspace *oldvm;
3464         struct lwp *lp;
3465
3466         crit_enter();
3467         oldvm = p->p_vmspace;
3468         if (oldvm != newvm) {
3469                 p->p_vmspace = newvm;
3470                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3471                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3472                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3473                 if (adjrefs) {
3474                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3475                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3476                 }
3477         }
3478         crit_exit();
3479 }
3480
3481 /*
3482  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3483  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3484  * on a per-lwp basis.
3485  */
3486 void
3487 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3488 {
3489         struct vmspace *oldvm;
3490         struct pmap *pmap;
3491
3492         crit_enter();
3493         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3494
3495         if (oldvm != newvm) {
3496                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3497                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3498                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3499 #if defined(SMP)
3500                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3501 #else
3502                         pmap->pm_active |= 1;
3503 #endif
3504 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3505                         tlb_flush_count++;
3506 #endif
3507                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3508                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3509                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3510 #if defined(SMP)
3511                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3512                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3513 #else
3514                         pmap->pm_active &= ~1;
3515 #endif
3516                 }
3517         }
3518         crit_exit();
3519 }
3520
3521 vm_offset_t
3522 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3523 {
3524
3525         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3526                 return addr;
3527         }
3528
3529         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3530         return addr;
3531 }
3532
3533 int
3534 pmap_get_pgeflag(void)
3535 {
3536         return pgeflag;
3537 }
3538
3539 #if defined(DEBUG)
3540
3541 static void     pads (pmap_t pm);
3542 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3543
3544 /* print address space of pmap*/
3545 static void
3546 pads(pmap_t pm)
3547 {
3548         unsigned va, i, j;
3549         unsigned *ptep;
3550
3551         if (pm == &kernel_pmap)
3552                 return;
3553         crit_enter();
3554         for (i = 0; i < 1024; i++) {
3555                 if (pm->pm_pdir[i]) {
3556                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3557                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3558                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3559                                         continue;
3560                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3561                                         continue;
3562                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3563                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3564                                         kprintf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3565                         };
3566                 }
3567         }
3568         crit_exit();
3569
3570 }
3571
3572 void
3573 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3574 {
3575         pv_entry_t pv;
3576         vm_page_t m;
3577
3578         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3579         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3580         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3581 #ifdef used_to_be
3582                 kprintf(" -> pmap %p, va %p, flags %x",
3583                     (void *)pv->pv_pmap, (long)pv->pv_va, pv->pv_flags);
3584 #endif
3585                 kprintf(" -> pmap %p, va %p",
3586                         (void *)pv->pv_pmap, (void *)pv->pv_va);
3587                 pads(pv->pv_pmap);
3588         }
3589         kprintf(" ");
3590 }
3591 #endif