d7996079489a34023a63aafca8788c217d0ef848
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
47  */
48
49 /*
50  * Manages physical address maps.
51  *
52  * In most cases the vm_token must be held when manipulating a user pmap
53  * or elements within a vm_page, and the kvm_token must be held when
54  * manipulating the kernel pmap.  Operations on user pmaps may require
55  * additional synchronization.
56  *
57  * In some cases the caller may hold the required tokens to prevent pmap
58  * functions from blocking on those same tokens.  This typically only works
59  * for lookup-style operations.
60  */
61
62 #if JG
63 #include "opt_pmap.h"
64 #endif
65 #include "opt_msgbuf.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/systm.h>
69 #include <sys/kernel.h>
70 #include <sys/proc.h>
71 #include <sys/msgbuf.h>
72 #include <sys/vmmeter.h>
73 #include <sys/mman.h>
74 #include <sys/vmspace.h>
75
76 #include <vm/vm.h>
77 #include <vm/vm_param.h>
78 #include <sys/sysctl.h>
79 #include <sys/lock.h>
80 #include <vm/vm_kern.h>
81 #include <vm/vm_page.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_object.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/vm_pageout.h>
86 #include <vm/vm_pager.h>
87 #include <vm/vm_zone.h>
88
89 #include <sys/user.h>
90 #include <sys/thread2.h>
91 #include <sys/sysref2.h>
92
93 #include <machine/cputypes.h>
94 #include <machine/md_var.h>
95 #include <machine/specialreg.h>
96 #include <machine/smp.h>
97 #include <machine/globaldata.h>
98 #include <machine/pmap.h>
99 #include <machine/pmap_inval.h>
100
101 #include <ddb/ddb.h>
102
103 #include <stdio.h>
104 #include <assert.h>
105 #include <stdlib.h>
106
107 #define PMAP_KEEP_PDIRS
108 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
109 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
110 #endif
111
112 #if defined(DIAGNOSTIC)
113 #define PMAP_DIAGNOSTIC
114 #endif
115
116 #define MINPV 2048
117
118 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
119 #define PMAP_INLINE __inline
120 #else
121 #define PMAP_INLINE
122 #endif
123
124 /*
125  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
126  */
127 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
128 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
129
130 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
131 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
132 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
133 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
134 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
135
136 /*
137  * Given a map and a machine independent protection code,
138  * convert to a vax protection code.
139  */
140 #define pte_prot(m, p)          \
141         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
142 static int protection_codes[8];
143
144 struct pmap kernel_pmap;
145 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
146
147 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
148
149 static vm_object_t kptobj;
150
151 static int nkpt;
152
153 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
154 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
155 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
156
157
158 /*
159  * Data for the pv entry allocation mechanism
160  */
161 static vm_zone_t pvzone;
162 static struct vm_zone pvzone_store;
163 static struct vm_object pvzone_obj;
164 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
165 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
166 static struct pv_entry *pvinit;
167
168 /*
169  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
170  */
171 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
172 caddr_t CADDR1 = 0;
173 static pt_entry_t *msgbufmap;
174
175 uint64_t KPTphys;
176
177 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
178 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
179 static void     i386_protection_init (void);
180 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
181
182 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
183 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
184                                 vm_offset_t sva);
185 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
186 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
187                                 vm_offset_t va);
188 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
189 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
190                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
191
192 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
193
194 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
195 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
196 #if JGPMAP32
197 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
198 #endif
199 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
200 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
201
202 /*
203  * pmap_pte_quick:
204  *
205  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
206  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
207  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
208  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
209  *
210  *      Should only be called while in a critical section.
211  */
212 #if JGPMAP32
213 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
214
215 static pt_entry_t *
216 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
217 {
218         return pmap_pte(pmap, va);
219 }
220 #endif
221
222 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
223 static __inline vm_pindex_t
224 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
225 {
226         return va >> PDRSHIFT;
227 }
228
229 /* Return various clipped indexes for a given VA */
230 static __inline vm_pindex_t
231 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
232 {
233
234         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
235 }
236
237 static __inline vm_pindex_t
238 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
239 {
240
241         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
242 }
243
244 static __inline vm_pindex_t
245 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
246 {
247
248         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
249 }
250
251 static __inline vm_pindex_t
252 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
253 {
254
255         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
256 }
257
258 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
259 static __inline pml4_entry_t *
260 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
261 {
262
263         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
264 }
265
266 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
267 static __inline pdp_entry_t *
268 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
269 {
270         pdp_entry_t *pdpe;
271
272         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
273         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
274 }
275
276 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
277 static __inline pdp_entry_t *
278 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
279 {
280         pml4_entry_t *pml4e;
281
282         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
283         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
284                 return NULL;
285         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
286 }
287
288 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
289 static __inline pd_entry_t *
290 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
291 {
292         pd_entry_t *pde;
293
294         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
295         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
296 }
297
298 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
299 static __inline pd_entry_t *
300 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
301 {
302         pdp_entry_t *pdpe;
303
304         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
305         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
306                  return NULL;
307         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
308 }
309
310 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
311 static __inline pt_entry_t *
312 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
313 {
314         pt_entry_t *pte;
315
316         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
317         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
318 }
319
320 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
321 static __inline pt_entry_t *
322 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
323 {
324         pd_entry_t *pde;
325
326         pde = pmap_pde(pmap, va);
327         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
328                 return NULL;
329         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
330                 return ((pt_entry_t *)pde);
331         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
332 }
333
334
335 #if JGV
336 PMAP_INLINE pt_entry_t *
337 vtopte(vm_offset_t va)
338 {
339         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
340
341         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
342 }
343
344 static __inline pd_entry_t *
345 vtopde(vm_offset_t va)
346 {
347         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
348
349         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
350 }
351 #else
352 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
353 vtopte(vm_offset_t va)
354 {
355         pt_entry_t *x;
356         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
357         assert(x != NULL);
358         return x;
359 }
360
361 static __inline pd_entry_t *
362 vtopde(vm_offset_t va)
363 {
364         pd_entry_t *x;
365         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
366         assert(x != NULL);
367         return x;
368 }
369 #endif
370
371 static uint64_t
372 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
373 {
374         uint64_t ret;
375
376         ret = *firstaddr;
377 #if JGV
378         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
379 #endif
380         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
381         return (ret);
382 }
383
384 static void
385 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
386 {
387         int i;
388         pml4_entry_t *KPML4virt;
389         pdp_entry_t *KPDPvirt;
390         pd_entry_t *KPDvirt;
391         pt_entry_t *KPTvirt;
392         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
393         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
394
395
396         /* Allocate pages */
397         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
398         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
399         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
400         KPTphys = allocpages(firstaddr, NKPT);
401
402         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
403         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
404         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
405         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
406
407         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
408         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
409         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
410         bzero(KPTvirt, NKPT * PAGE_SIZE);
411
412         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
413         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
414                 KPDvirt[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
415                 KPDvirt[i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
416         }
417
418         /* And connect up the PD to the PDP */
419         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
420                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
421                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
422         }
423
424         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
425         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
426         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
427
428         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
429         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
430         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
431 }
432
433 /*
434  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
435  *
436  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
437  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
438  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
439  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
440  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
441  *      (physical) address starting relative to 0]
442  */
443 void
444 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
445 {
446         vm_offset_t va;
447         pt_entry_t *pte;
448
449         /*
450          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
451          */
452         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
453
454         virtual_start = KvaStart + *firstaddr;
455         virtual_end = KvaEnd;
456
457         /*
458          * Initialize protection array.
459          */
460         i386_protection_init();
461
462         /*
463          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
464          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
465          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
466          */
467         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
468         kernel_pmap.pm_count = 1;
469         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
470         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
471         nkpt = NKPT;
472
473         /*
474          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
475          * mapping of pages.
476          */
477 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
478         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
479
480         va = virtual_start;
481         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
482
483         /*
484          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
485          */
486         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
487
488 #if JGV
489         /*
490          * Crashdump maps.
491          */
492         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
493 #endif
494
495         /*
496          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
497          * /dev/mem.
498          */
499         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
500
501         /*
502          * msgbufp is used to map the system message buffer.
503          * XXX msgbufmap is not used.
504          */
505         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
506                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
507
508         virtual_start = va;
509
510         *CMAP1 = 0;
511
512         cpu_invltlb();
513 }
514
515 /*
516  *      Initialize the pmap module.
517  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
518  *      system needs to map virtual memory.
519  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
520  *      way, discontiguous physical memory.
521  */
522 void
523 pmap_init(void)
524 {
525         int i;
526         int initial_pvs;
527
528         /*
529          * object for kernel page table pages
530          */
531         /* JG I think the number can be arbitrary */
532         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
533
534         /*
535          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
536          * pv_head_table.
537          */
538
539         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
540                 vm_page_t m;
541
542                 m = &vm_page_array[i];
543                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
544                 m->md.pv_list_count = 0;
545         }
546
547         /*
548          * init the pv free list
549          */
550         initial_pvs = vm_page_array_size;
551         if (initial_pvs < MINPV)
552                 initial_pvs = MINPV;
553         pvzone = &pvzone_store;
554         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
555                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
556         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
557                 initial_pvs);
558
559         /*
560          * Now it is safe to enable pv_table recording.
561          */
562         pmap_initialized = TRUE;
563 }
564
565 /*
566  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
567  * high water mark so that the system can recover from excessive
568  * numbers of pv entries.
569  */
570 void
571 pmap_init2(void)
572 {
573         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
574
575         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
576         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
577         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
578         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
579         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
580 }
581
582
583 /***************************************************
584  * Low level helper routines.....
585  ***************************************************/
586
587 /*
588  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
589  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
590  * be managed anyhow.
591  *
592  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
593  * this function only applies to the kernel pmap.
594  */
595 static int
596 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
597 {
598         if (pmap != &kernel_pmap)
599                 return 1;
600         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
601                 return 1;
602         else
603                 return 0;
604 }
605
606 /*
607  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
608  *
609  * No requirements.
610  */
611 vm_paddr_t
612 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
613 {
614         vm_paddr_t rtval;
615         pt_entry_t *pte;
616         pd_entry_t pde, *pdep;
617
618         lwkt_gettoken(&vm_token);
619         rtval = 0;
620         pdep = pmap_pde(pmap, va);
621         if (pdep != NULL) {
622                 pde = *pdep;
623                 if (pde) {
624                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
625                                 /* JGV */
626                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
627                         } else {
628                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
629                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
630                         }
631                 }
632         }
633         lwkt_reltoken(&vm_token);
634         return rtval;
635 }
636
637 /*
638  *      Routine:        pmap_kextract
639  *      Function:
640  *              Extract the physical page address associated
641  *              kernel virtual address.
642  */
643 vm_paddr_t
644 pmap_kextract(vm_offset_t va)
645 {
646         pd_entry_t pde;
647         vm_paddr_t pa;
648
649         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
650
651         /*
652          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
653          */
654 #if 0
655         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
656                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
657         } else {
658 #endif
659                 pde = *vtopde(va);
660                 if (pde & VPTE_PS) {
661                         /* JGV */
662                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
663                 } else {
664                         /*
665                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
666                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
667                          * be used to access the PTE because it would use the
668                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
669                          * because the page table page is preserved by the
670                          * promotion.
671                          */
672                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
673                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
674                 }
675 #if 0
676         }
677 #endif
678         return pa;
679 }
680
681 /***************************************************
682  * Low level mapping routines.....
683  ***************************************************/
684
685 /*
686  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
687  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
688  *
689  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
690  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
691  */
692 void
693 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
694 {
695         pt_entry_t *pte;
696         pt_entry_t npte;
697
698         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
699         npte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
700         pte = vtopte(va);
701         if (*pte & VPTE_V)
702                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
703         *pte = npte;
704 }
705
706 /*
707  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
708  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
709  * by other cpus.
710  *
711  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
712  * pmap_kenter_sync*() is called.
713  */
714 void
715 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
716 {
717         pt_entry_t *pte;
718         pt_entry_t npte;
719
720         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
721
722         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
723         pte = vtopte(va);
724         if (*pte & VPTE_V)
725                 pmap_inval_pte_quick(pte, &kernel_pmap, va);
726         *pte = npte;
727         //cpu_invlpg((void *)va);
728 }
729
730 /*
731  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
732  * some other cpu so it can be used on all cpus.
733  *
734  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
735  */
736 void
737 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
738 {
739         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
740 }
741
742 /*
743  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
744  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
745  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
746  *
747  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
748  */
749 void
750 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
751 {
752         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
753 }
754
755 /*
756  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
757  */
758 void
759 pmap_kremove(vm_offset_t va)
760 {
761         pt_entry_t *pte;
762
763         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
764
765         pte = vtopte(va);
766         if (*pte & VPTE_V)
767                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
768         *pte = 0;
769 }
770
771 /*
772  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
773  * only with this cpu.
774  *
775  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
776  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
777  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
778  */
779 void
780 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
781 {
782         pt_entry_t *pte;
783
784         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
785
786         pte = vtopte(va);
787         if (*pte & VPTE_V)
788                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
789         *pte = 0;
790 }
791
792 /*
793  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
794  *      virtual address space.
795  *
796  *      For now, VM is already on, we only need to map the
797  *      specified memory.
798  */
799 vm_offset_t
800 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
801 {
802         return PHYS_TO_DMAP(start);
803 }
804
805
806 /*
807  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
808  */
809 void
810 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
811 {
812         vm_offset_t end_va;
813
814         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
815         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
816
817         while (va < end_va) {
818                 pt_entry_t *pte;
819
820                 pte = vtopte(va);
821                 if (*pte & VPTE_V)
822                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
823                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
824                 va += PAGE_SIZE;
825                 m++;
826         }
827 }
828
829 /*
830  * Undo the effects of pmap_qenter*().
831  */
832 void
833 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
834 {
835         vm_offset_t end_va;
836
837         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
838         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
839
840         while (va < end_va) {
841                 pt_entry_t *pte;
842
843                 pte = vtopte(va);
844                 if (*pte & VPTE_V)
845                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
846                 *pte = 0;
847                 va += PAGE_SIZE;
848         }
849 }
850
851 /*
852  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
853  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
854  *
855  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
856  * the call should be made with a critical section held so the page's object
857  * association remains valid on return.
858  */
859 static vm_page_t
860 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
861 {
862         vm_page_t m;
863
864         do {
865                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
866         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
867
868         return(m);
869 }
870
871 /*
872  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
873  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
874  */
875 void
876 pmap_init_thread(thread_t td)
877 {
878         /* enforce pcb placement */
879         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
880         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
881         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
882 }
883
884 /*
885  * This routine directly affects the fork perf for a process.
886  */
887 void
888 pmap_init_proc(struct proc *p)
889 {
890 }
891
892 /*
893  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
894  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
895  */
896 void
897 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
898 {
899         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
900 }
901
902 /***************************************************
903  * Page table page management routines.....
904  ***************************************************/
905
906 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
907                         vm_page_t m);
908
909 /*
910  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
911  * drops to zero, then it decrements the wire count.
912  *
913  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
914  * on the page.
915  */
916 static int
917 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
918 {
919         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
920                 ;
921         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
922                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
923
924         if (m->hold_count == 1) {
925                 /*
926                  * Unmap the page table page.
927                  */
928                 //abort(); /* JG */
929                 vm_page_busy(m);
930                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
931
932                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
933                         /* PDP page */
934                         pml4_entry_t *pml4;
935                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
936                         *pml4 = 0;
937                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
938                         /* PD page */
939                         pdp_entry_t *pdp;
940                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
941                         *pdp = 0;
942                 } else {
943                         /* PT page */
944                         pd_entry_t *pd;
945                         pd = pmap_pde(pmap, va);
946                         *pd = 0;
947                 }
948
949                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
950                 --pmap->pm_stats.resident_count;
951
952                 if (pmap->pm_ptphint == m)
953                         pmap->pm_ptphint = NULL;
954
955                 if (m->pindex < NUPDE) {
956                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
957                         vm_page_t pdpg;
958
959                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
960                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
961                 }
962                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
963                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
964                         vm_page_t pdppg;
965
966                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
967                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
968                 }
969
970                 /*
971                  * This was our last hold, the page had better be unwired
972                  * after we decrement wire_count.
973                  *
974                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
975                  * multiple wire counts.
976                  */
977                 vm_page_unhold(m);
978                 --m->wire_count;
979                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
980                 --vmstats.v_wire_count;
981                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
982                 vm_page_flash(m);
983                 vm_page_free_zero(m);
984                 return 1;
985         } else {
986                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
987                 vm_page_unhold(m);
988                 return 0;
989         }
990 }
991
992 static __inline int
993 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
994 {
995         KKASSERT(m->hold_count > 0);
996         if (m->hold_count > 1) {
997                 vm_page_unhold(m);
998                 return 0;
999         } else {
1000                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1001         }
1002 }
1003
1004 /*
1005  * After removing a page table entry, this routine is used to
1006  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1007  */
1008 static int
1009 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1010 {
1011         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1012         vm_pindex_t ptepindex;
1013
1014         if (mpte == NULL) {
1015                 /*
1016                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1017                  */
1018                 if (pmap == &kernel_pmap)
1019                         return(0);
1020                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1021                 if (pmap->pm_ptphint &&
1022                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1023                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1024                 } else {
1025                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1026                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1027                 }
1028         }
1029
1030         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1035  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1036  *
1037  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1038  * space, never kernel address space.
1039  */
1040 void
1041 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1042 {
1043         pmap_pinit(pmap);
1044 }
1045
1046 /*
1047  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1048  * such as one in a vmspace structure.
1049  */
1050 void
1051 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1052 {
1053         vm_page_t ptdpg;
1054
1055         /*
1056          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1057          * page directory table.
1058          */
1059         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1060                 pmap->pm_pml4 =
1061                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1062         }
1063
1064         /*
1065          * Allocate an object for the ptes
1066          */
1067         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1068                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1069
1070         /*
1071          * Allocate the page directory page, unless we already have
1072          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1073          * already be set appropriately.
1074          */
1075         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1076                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1077                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1078                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1079                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1080                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1081                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1082                         ++vmstats.v_wire_count;
1083                 ptdpg->wire_count = 1;
1084                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1085         }
1086         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1087                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1088
1089         pmap->pm_count = 1;
1090         pmap->pm_active = 0;
1091         pmap->pm_ptphint = NULL;
1092         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1093         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1094         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1099  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1100  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1101  * of cleanup work to do here.
1102  *
1103  * No requirements.
1104  */
1105 void
1106 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1107 {
1108         vm_page_t p;
1109
1110         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1111         lwkt_gettoken(&vm_token);
1112         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1113                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1114                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1115                 p->wire_count--;
1116                 vmstats.v_wire_count--;
1117                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1118                 vm_page_busy(p);
1119                 vm_page_free_zero(p);
1120                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1121         }
1122         lwkt_reltoken(&vm_token);
1123         if (pmap->pm_pml4) {
1124                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1125                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1126         }
1127         if (pmap->pm_pteobj) {
1128                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1129                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1130         }
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1135  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1136  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1137  * then copies the template.
1138  *
1139  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1140  *
1141  * No requirements.
1142  */
1143 void
1144 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1145 {
1146         crit_enter();
1147         lwkt_gettoken(&vm_token);
1148         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1149         lwkt_reltoken(&vm_token);
1150         crit_exit();
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1155  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1156  *
1157  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1158  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1159  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1160  */
1161 static int
1162 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1163 {
1164         /*
1165          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1166          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1167          * might as well be placed directly into the zero queue.
1168          */
1169         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1170                 return 0;
1171
1172         vm_page_busy(p);
1173
1174         /*
1175          * Remove the page table page from the processes address space.
1176          */
1177         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1178                 /*
1179                  * We are the pml4 table itself.
1180                  */
1181                 /* XXX anything to do here? */
1182         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1183                 /*
1184                  * We are a PDP page.
1185                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1186                  */
1187                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1188                 KKASSERT(m4 != NULL);
1189                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1190                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1191                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1192                 pml4[idx] = 0;
1193                 m4->hold_count--;
1194                 /* JG What about wire_count? */
1195         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1196                 /*
1197                  * We are a PD page.
1198                  * We look for the PDP entry that points to us.
1199                  */
1200                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1201                 KKASSERT(m3 != NULL);
1202                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1203                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1204                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1205                 pdp[idx] = 0;
1206                 m3->hold_count--;
1207                 /* JG What about wire_count? */
1208         } else {
1209                 /* We are a PT page.
1210                  * We look for the PD entry that points to us.
1211                  */
1212                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1213                 KKASSERT(m2 != NULL);
1214                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1215                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1216                 pd[idx] = 0;
1217                 m2->hold_count--;
1218                 /* JG What about wire_count? */
1219         }
1220         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1221         --pmap->pm_stats.resident_count;
1222
1223         if (p->hold_count)  {
1224                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1225         }
1226         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1227                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1228
1229         /*
1230          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1231          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1232          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1233          */
1234         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1235                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1236                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1237                 vm_page_wakeup(p);
1238         } else {
1239                 abort();
1240                 p->wire_count--;
1241                 vmstats.v_wire_count--;
1242                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1243                 vm_page_free(p);
1244         }
1245         return 1;
1246 }
1247
1248 /*
1249  * this routine is called if the page table page is not
1250  * mapped correctly.
1251  */
1252 static vm_page_t
1253 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1254 {
1255         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1256
1257         /*
1258          * Find or fabricate a new pagetable page
1259          */
1260         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1261                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1262
1263         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1264                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1265         }
1266
1267         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1268                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1269
1270         /*
1271          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1272          * the caller.
1273          */
1274         m->hold_count++;
1275
1276         if (m->wire_count == 0)
1277                 vmstats.v_wire_count++;
1278         m->wire_count++;
1279
1280         /*
1281          * Map the pagetable page into the process address space, if
1282          * it isn't already there.
1283          */
1284
1285         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1286
1287         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1288                 pml4_entry_t *pml4;
1289                 vm_pindex_t pml4index;
1290
1291                 /* Wire up a new PDP page */
1292                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1293                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1294                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1295                         VPTE_A | VPTE_M;
1296         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1297                 vm_pindex_t pml4index;
1298                 vm_pindex_t pdpindex;
1299                 pml4_entry_t *pml4;
1300                 pdp_entry_t *pdp;
1301
1302                 /* Wire up a new PD page */
1303                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1304                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1305
1306                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1307                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1308                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1309                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1310                              == NULL) {
1311                                 --m->wire_count;
1312                                 vm_page_free(m);
1313                                 return (NULL);
1314                         }
1315                 } else {
1316                         /* Add reference to the PDP page */
1317                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1318                         pdppg->hold_count++;
1319                 }
1320                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1321
1322                 /* Now find the pdp page */
1323                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1324                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1325                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1326                        VPTE_A | VPTE_M;
1327         } else {
1328                 vm_pindex_t pml4index;
1329                 vm_pindex_t pdpindex;
1330                 pml4_entry_t *pml4;
1331                 pdp_entry_t *pdp;
1332                 pd_entry_t *pd;
1333
1334                 /* Wire up a new PT page */
1335                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1336                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1337
1338                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1339                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1340                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1341                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1342                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1343                          * the missing PDP page and will also allocate
1344                          * the PD page we need.
1345                          */
1346                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1347                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1348                              == NULL) {
1349                                 --m->wire_count;
1350                                 vm_page_free(m);
1351                                 return (NULL);
1352                         }
1353                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1354                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1355                 } else {
1356                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1357                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1358                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1359                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1360                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1361                                      == NULL) {
1362                                         --m->wire_count;
1363                                         vm_page_free(m);
1364                                         return (NULL);
1365                                 }
1366                         } else {
1367                                 /* Add reference to the PD page */
1368                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1369                                 pdpg->hold_count++;
1370                         }
1371                 }
1372                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1373
1374                 /* Now we know where the page directory page is */
1375                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1376                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1377                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1378                       VPTE_A | VPTE_M;
1379         }
1380
1381         /*
1382          * Set the page table hint
1383          */
1384         pmap->pm_ptphint = m;
1385
1386         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1387         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1388         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1389         vm_page_wakeup(m);
1390
1391         return m;
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1396  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1397  *
1398  * Only used with user pmaps.
1399  */
1400 static vm_page_t
1401 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1402 {
1403         vm_pindex_t ptepindex;
1404         pd_entry_t *pd;
1405         vm_page_t m;
1406
1407         /*
1408          * Calculate pagetable page index
1409          */
1410         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1411
1412         /*
1413          * Get the page directory entry
1414          */
1415         pd = pmap_pde(pmap, va);
1416
1417         /*
1418          * This supports switching from a 2MB page to a
1419          * normal 4K page.
1420          */
1421         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1422                 panic("no promotion/demotion yet");
1423                 *pd = 0;
1424                 pd = NULL;
1425                 /*cpu_invltlb();*/
1426                 /*smp_invltlb();*/
1427         }
1428
1429         /*
1430          * If the page table page is mapped, we just increment the
1431          * hold count, and activate it.
1432          */
1433         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1434                 /* YYY hint is used here on i386 */
1435                 m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1436                 pmap->pm_ptphint = m;
1437                 m->hold_count++;
1438                 return m;
1439         }
1440         /*
1441          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1442          */
1443         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1444 }
1445
1446
1447 /***************************************************
1448  * Pmap allocation/deallocation routines.
1449  ***************************************************/
1450
1451 /*
1452  * Release any resources held by the given physical map.
1453  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1454  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1455  *
1456  * No requirements.
1457  */
1458 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1459
1460 void
1461 pmap_release(struct pmap *pmap)
1462 {
1463         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1464         struct rb_vm_page_scan_info info;
1465
1466         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1467
1468 #if defined(DIAGNOSTIC)
1469         if (object->ref_count != 1)
1470                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1471 #endif
1472
1473         info.pmap = pmap;
1474         info.object = object;
1475         crit_enter();
1476         lwkt_gettoken(&vm_token);
1477         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1478         crit_exit();
1479
1480         do {
1481                 crit_enter();
1482                 info.error = 0;
1483                 info.mpte = NULL;
1484                 info.limit = object->generation;
1485
1486                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1487                                         pmap_release_callback, &info);
1488                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1489                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1490                                 info.error = 1;
1491                 }
1492                 crit_exit();
1493         } while (info.error);
1494         lwkt_reltoken(&vm_token);
1495 }
1496
1497 static int
1498 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1499 {
1500         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1501
1502         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1503                 info->mpte = p;
1504                 return(0);
1505         }
1506         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1507                 info->error = 1;
1508                 return(-1);
1509         }
1510         if (info->object->generation != info->limit) {
1511                 info->error = 1;
1512                 return(-1);
1513         }
1514         return(0);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1519  *
1520  * No requirements.
1521  */
1522 void
1523 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1524 {
1525         vm_paddr_t paddr;
1526         vm_offset_t ptppaddr;
1527         vm_page_t nkpg;
1528         pd_entry_t *pde, newpdir;
1529         pdp_entry_t newpdp;
1530
1531         crit_enter();
1532         lwkt_gettoken(&vm_token);
1533         if (kernel_vm_end == 0) {
1534                 kernel_vm_end = KvaStart;
1535                 nkpt = 0;
1536                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1537                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1538                         nkpt++;
1539                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1540                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1541                                 break;
1542                         }
1543                 }
1544         }
1545         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1546         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1547                 addr = kernel_map.max_offset;
1548         while (kernel_vm_end < addr) {
1549                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1550                 if (pde == NULL) {
1551                         /* We need a new PDP entry */
1552                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1553                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1554                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1555                         if (nkpg == NULL)
1556                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1557                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1558                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1559                                 pmap_zero_page(paddr);
1560                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1561                         newpdp = (pdp_entry_t)
1562                                 (paddr | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1563                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1564                         nkpt++;
1565                         continue; /* try again */
1566                 }
1567                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1568                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1569                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1570                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1571                                 break;
1572                         }
1573                         continue;
1574                 }
1575
1576                 /*
1577                  * This index is bogus, but out of the way
1578                  */
1579                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1580                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1581                 if (nkpg == NULL)
1582                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1583
1584                 vm_page_wire(nkpg);
1585                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1586                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1587                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1588                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1589                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1590                 nkpt++;
1591
1592                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1593                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1594                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1595                         break;
1596                 }
1597         }
1598         lwkt_reltoken(&vm_token);
1599         crit_exit();
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Retire the given physical map from service.  Should only be called
1604  * if the map contains no valid mappings.
1605  *
1606  * No requirements.
1607  */
1608 void
1609 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1610 {
1611         if (pmap == NULL)
1612                 return;
1613
1614         lwkt_gettoken(&vm_token);
1615         if (--pmap->pm_count == 0) {
1616                 pmap_release(pmap);
1617                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1618         }
1619         lwkt_reltoken(&vm_token);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Add a reference to the specified pmap.
1624  *
1625  * No requirements.
1626  */
1627 void
1628 pmap_reference(pmap_t pmap)
1629 {
1630         if (pmap) {
1631                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1632                 ++pmap->pm_count;
1633                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1634         }
1635 }
1636
1637 /************************************************************************
1638  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1639  ************************************************************************
1640  *
1641  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1642  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1643  * calls to the real kernel.
1644  */
1645 void
1646 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1647 {
1648         int r;
1649         void *rp;
1650         vpte_t vpte;
1651
1652 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1653
1654         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1655                 panic("vmspace_create() failed");
1656
1657         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1658                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1659                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1660                           MemImageFd, 0);
1661         if (rp == MAP_FAILED)
1662                 panic("vmspace_mmap: failed");
1663         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1664                          MADV_NOSYNC, 0);
1665         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
1666         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1667                              MADV_SETMAP, vpte);
1668         if (r < 0)
1669                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1670 }
1671
1672 void
1673 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1674 {
1675         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1676                 panic("vmspace_destroy() failed");
1677 }
1678
1679 /***************************************************
1680 * page management routines.
1681  ***************************************************/
1682
1683 /*
1684  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1685  * called from an interrupt.
1686  */
1687 static __inline void
1688 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1689 {
1690         pv_entry_count--;
1691         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1692         zfree(pvzone, pv);
1693 }
1694
1695 /*
1696  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1697  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1698  */
1699 static pv_entry_t
1700 get_pv_entry(void)
1701 {
1702         pv_entry_count++;
1703         if (pv_entry_high_water &&
1704                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1705                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1706                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1707                 wakeup(&vm_pages_needed);
1708         }
1709         return zalloc(pvzone);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * This routine is very drastic, but can save the system
1714  * in a pinch.
1715  *
1716  * No requirements.
1717  */
1718 void
1719 pmap_collect(void)
1720 {
1721         int i;
1722         vm_page_t m;
1723         static int warningdone=0;
1724
1725         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1726                 return;
1727         lwkt_gettoken(&vm_token);
1728         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1729
1730         if (warningdone < 5) {
1731                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1732                 warningdone++;
1733         }
1734
1735         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1736                 m = &vm_page_array[i];
1737                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1738                     (m->flags & PG_BUSY))
1739                         continue;
1740                 pmap_remove_all(m);
1741         }
1742         lwkt_reltoken(&vm_token);
1743 }
1744
1745
1746 /*
1747  * If it is the first entry on the list, it is actually
1748  * in the header and we must copy the following entry up
1749  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1750  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1751  */
1752 static int
1753 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1754 {
1755         pv_entry_t pv;
1756         int rtval;
1757
1758         crit_enter();
1759         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1760                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1761                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1762                                 break;
1763                 }
1764         } else {
1765                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1766                         if (va == pv->pv_va)
1767                                 break;
1768                 }
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1773          * managed, even if the page being removed IS managed.
1774          */
1775         rtval = 0;
1776         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1777         if (pv) {
1778                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1779                 m->md.pv_list_count--;
1780                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1781                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1782                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1783                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1784                 ++pmap->pm_generation;
1785                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1786                 free_pv_entry(pv);
1787         }
1788         crit_exit();
1789         return rtval;
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1794  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1795  */
1796 static void
1797 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1798 {
1799         pv_entry_t pv;
1800
1801         crit_enter();
1802         pv = get_pv_entry();
1803         pv->pv_va = va;
1804         pv->pv_pmap = pmap;
1805         pv->pv_ptem = mpte;
1806
1807         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1808         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1809         m->md.pv_list_count++;
1810
1811         crit_exit();
1812 }
1813
1814 /*
1815  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1816  */
1817 static int
1818 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1819 {
1820         pt_entry_t oldpte;
1821         vm_page_t m;
1822
1823         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1824         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1825                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1826         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1827
1828 #if 0
1829         /*
1830          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1831          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1832          * the SMP case.
1833          */
1834         if (oldpte & PG_G)
1835                 cpu_invlpg((void *)va);
1836 #endif
1837         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1838         --pmap->pm_stats.resident_count;
1839         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1840                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1841                 if (oldpte & VPTE_M) {
1842 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1843                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1844                                 kprintf(
1845         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1846                                     va, oldpte);
1847                         }
1848 #endif
1849                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1850                                 vm_page_dirty(m);
1851                 }
1852                 if (oldpte & VPTE_A)
1853                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1854                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1855         } else {
1856                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1857         }
1858
1859         return 0;
1860 }
1861
1862 /*
1863  * pmap_remove_page:
1864  *
1865  *      Remove a single page from a process address space.
1866  *
1867  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1868  *      not kernel_pmap.
1869  */
1870 static void
1871 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1872 {
1873         pt_entry_t *pte;
1874
1875         pte = pmap_pte(pmap, va);
1876         if (pte == NULL)
1877                 return;
1878         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
1879                 return;
1880         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1881 }
1882
1883 /*
1884  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1885  *
1886  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
1887  * the page size.
1888  *
1889  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1890  * not kernel_pmap.
1891  *
1892  * No requirements.
1893  */
1894 void
1895 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1896 {
1897         vm_offset_t va_next;
1898         pml4_entry_t *pml4e;
1899         pdp_entry_t *pdpe;
1900         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1901         pt_entry_t *pte;
1902
1903         if (pmap == NULL)
1904                 return;
1905
1906         lwkt_gettoken(&vm_token);
1907         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1908         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1909                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1910                 return;
1911         }
1912
1913         /*
1914          * special handling of removing one page.  a very
1915          * common operation and easy to short circuit some
1916          * code.
1917          */
1918         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
1919                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
1920                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
1921                         pmap_remove_page(pmap, sva);
1922                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1923                         return;
1924                 }
1925         }
1926
1927         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1928                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
1929                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
1930                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
1931                         if (va_next < sva)
1932                                 va_next = eva;
1933                         continue;
1934                 }
1935
1936                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
1937                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
1938                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
1939                         if (va_next < sva)
1940                                 va_next = eva;
1941                         continue;
1942                 }
1943
1944                 /*
1945                  * Calculate index for next page table.
1946                  */
1947                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1948                 if (va_next < sva)
1949                         va_next = eva;
1950
1951                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1952                 ptpaddr = *pde;
1953
1954                 /*
1955                  * Weed out invalid mappings.
1956                  */
1957                 if (ptpaddr == 0)
1958                         continue;
1959
1960                 /*
1961                  * Check for large page.
1962                  */
1963                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
1964                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
1965                         KKASSERT(*pde != 0);
1966                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
1967                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1968                         continue;
1969                 }
1970
1971                 /*
1972                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1973                  * by the current page table page, or to the end of the
1974                  * range being removed.
1975                  */
1976                 if (va_next > eva)
1977                         va_next = eva;
1978
1979                 /*
1980                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1981                  */
1982                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1983                     sva += PAGE_SIZE) {
1984                         if (*pte == 0)
1985                                 continue;
1986                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
1987                                 break;
1988                 }
1989         }
1990         lwkt_reltoken(&vm_token);
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1995  * Reflects back modify bits to the pager.
1996  *
1997  * This routine may not be called from an interrupt.
1998  *
1999  * No requirements.
2000  */
2001
2002 static void
2003 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2004 {
2005         pt_entry_t *pte, tpte;
2006         pv_entry_t pv;
2007
2008 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2009         /*
2010          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2011          * pages!
2012          */
2013         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2014                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2015         }
2016 #endif
2017
2018         crit_enter();
2019         lwkt_gettoken(&vm_token);
2020         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2021                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2022                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2023
2024                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2025                 KKASSERT(pte != NULL);
2026
2027                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2028                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2029                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2030                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2031
2032                 if (tpte & VPTE_A)
2033                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2034
2035                 /*
2036                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2037                  */
2038                 if (tpte & VPTE_M) {
2039 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2040                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2041                                 kprintf(
2042         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2043                                     pv->pv_va, tpte);
2044                         }
2045 #endif
2046                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2047                                 vm_page_dirty(m);
2048                 }
2049                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2050                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2051                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2052                 m->md.pv_list_count--;
2053                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2054                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2055                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2056                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2057                 free_pv_entry(pv);
2058         }
2059         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2060         lwkt_reltoken(&vm_token);
2061         crit_exit();
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Set the physical protection on the specified range of this map
2066  * as requested.
2067  *
2068  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2069  * not the kernel_pmap.
2070  *
2071  * No requirements.
2072  */
2073 void
2074 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2075 {
2076         vm_offset_t va_next;
2077         pml4_entry_t *pml4e;
2078         pdp_entry_t *pdpe;
2079         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2080         pt_entry_t *pte;
2081
2082         /* JG review for NX */
2083
2084         if (pmap == NULL)
2085                 return;
2086
2087         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2088                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2089                 return;
2090         }
2091
2092         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2093                 return;
2094
2095         lwkt_gettoken(&vm_token);
2096
2097         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2098
2099                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2100                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2101                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2102                         if (va_next < sva)
2103                                 va_next = eva;
2104                         continue;
2105                 }
2106
2107                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2108                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2109                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2110                         if (va_next < sva)
2111                                 va_next = eva;
2112                         continue;
2113                 }
2114
2115                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2116                 if (va_next < sva)
2117                         va_next = eva;
2118
2119                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2120                 ptpaddr = *pde;
2121
2122                 /*
2123                  * Check for large page.
2124                  */
2125                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2126                         /* JG correct? */
2127                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2128                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2129                         continue;
2130                 }
2131
2132                 /*
2133                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2134                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2135                  */
2136                 if (ptpaddr == 0)
2137                         continue;
2138
2139                 if (va_next > eva)
2140                         va_next = eva;
2141
2142                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2143                     sva += PAGE_SIZE) {
2144                         pt_entry_t pbits;
2145                         vm_page_t m;
2146
2147                         /*
2148                          * Clean managed pages and also check the accessed
2149                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2150                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2151                          * access will force a fault rather then setting
2152                          * the modified bit at an unexpected time.
2153                          */
2154                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2155                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2156                                 m = NULL;
2157                                 if (pbits & VPTE_A) {
2158                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2159                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2160                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2161                                 }
2162                                 if (pbits & VPTE_M) {
2163                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2164                                                 if (m == NULL)
2165                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2166                                                 vm_page_dirty(m);
2167                                         }
2168                                 }
2169                         } else {
2170                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2171                         }
2172                 }
2173         }
2174         lwkt_reltoken(&vm_token);
2175 }
2176
2177 /*
2178  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2179  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2180  *
2181  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2182  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2183  *
2184  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2185  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2186  *
2187  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2188  * kernel_pmap.
2189  *
2190  * No requirements.
2191  */
2192 void
2193 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2194            boolean_t wired)
2195 {
2196         vm_paddr_t pa;
2197         pd_entry_t *pde;
2198         pt_entry_t *pte;
2199         vm_paddr_t opa;
2200         pt_entry_t origpte, newpte;
2201         vm_page_t mpte;
2202
2203         if (pmap == NULL)
2204                 return;
2205
2206         va = trunc_page(va);
2207
2208         lwkt_gettoken(&vm_token);
2209
2210         /*
2211          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2212          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2213          */
2214         if (pmap == &kernel_pmap)
2215                 mpte = NULL;
2216         else
2217                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2218
2219         pde = pmap_pde(pmap, va);
2220         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2221                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2222                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2223                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2224         } else {
2225                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2226         }
2227
2228         KKASSERT(pte != NULL);
2229         /*
2230          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2231          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2232          * if an attempt is made to write to the page.
2233          */
2234         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2235         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2236         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2237
2238         if (origpte & VPTE_PS)
2239                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2240
2241         /*
2242          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2243          */
2244         if (origpte && (opa == pa)) {
2245                 /*
2246                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2247                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2248                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2249                  * the PT page will be also.
2250                  */
2251                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2252                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2253                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2254                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2255
2256                 /*
2257                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2258                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2259                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2260                  * bits below.
2261                  */
2262                 if (mpte)
2263                         mpte->hold_count--;
2264
2265                 /*
2266                  * We might be turning off write access to the page,
2267                  * so we go ahead and sense modify status.
2268                  */
2269                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2270                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2271                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2272                                 vm_page_t om;
2273                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2274                                 vm_page_dirty(om);
2275                         }
2276                         pa |= VPTE_MANAGED;
2277                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2278                 }
2279                 goto validate;
2280         }
2281         /*
2282          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2283          * handle validating new mapping.
2284          */
2285         if (opa) {
2286                 int err;
2287                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2288                 if (err)
2289                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2290         }
2291
2292         /*
2293          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2294          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2295          * called at interrupt time.
2296          */
2297         if (pmap_initialized &&
2298             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2299                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2300                 pa |= VPTE_MANAGED;
2301                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2302         }
2303
2304         /*
2305          * Increment counters
2306          */
2307         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2308         if (wired)
2309                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2310
2311 validate:
2312         /*
2313          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2314          */
2315         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
2316
2317         if (wired)
2318                 newpte |= VPTE_WIRED;
2319         if (pmap != &kernel_pmap)
2320                 newpte |= VPTE_U;
2321
2322         /*
2323          * If the mapping or permission bits are different from the
2324          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2325          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2326          * to do now is update the bits.
2327          *
2328          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2329          * fault?
2330          */
2331         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2332                 *pte = newpte | VPTE_A;
2333                 if (newpte & VPTE_W)
2334                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2335         }
2336         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2337         lwkt_reltoken(&vm_token);
2338 }
2339
2340 /*
2341  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2342  *
2343  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2344  *
2345  * No requirements.
2346  */
2347 void
2348 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2349 {
2350         pt_entry_t *pte;
2351         vm_paddr_t pa;
2352         vm_page_t mpte;
2353         vm_pindex_t ptepindex;
2354         pd_entry_t *ptepa;
2355
2356         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2357
2358         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2359
2360         /*
2361          * Calculate pagetable page index
2362          */
2363         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2364
2365         lwkt_gettoken(&vm_token);
2366
2367         do {
2368                 /*
2369                  * Get the page directory entry
2370                  */
2371                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2372
2373                 /*
2374                  * If the page table page is mapped, we just increment
2375                  * the hold count, and activate it.
2376                  */
2377                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2378                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2379                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2380                         if (pmap->pm_ptphint &&
2381                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2382                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2383                         } else {
2384                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2385                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2386                         }
2387                         if (mpte)
2388                                 mpte->hold_count++;
2389                 } else {
2390                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2391                 }
2392         } while (mpte == NULL);
2393
2394         /*
2395          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2396          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2397          * just return.
2398          */
2399         pte = pmap_pte(pmap, va);
2400         if (*pte & VPTE_V) {
2401                 KKASSERT(mpte != NULL);
2402                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2403                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2404                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2405                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2406                 return;
2407         }
2408
2409         /*
2410          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2411          */
2412         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2413                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2414                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2415         }
2416
2417         /*
2418          * Increment counters
2419          */
2420         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2421
2422         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2423
2424         /*
2425          * Now validate mapping with RO protection
2426          */
2427         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2428                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2429         else
2430                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2431         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2432         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2433         lwkt_reltoken(&vm_token);
2434 }
2435
2436 /*
2437  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2438  * to be used for panic dumps.
2439  */
2440 void *
2441 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2442 {
2443         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2444         return ((void *)crashdumpmap);
2445 }
2446
2447 #define MAX_INIT_PT (96)
2448
2449 /*
2450  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2451  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2452  * immediately after an mmap.
2453  *
2454  * No requirements.
2455  */
2456 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2457
2458 void
2459 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2460                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2461                     vm_size_t size, int limit)
2462 {
2463         struct rb_vm_page_scan_info info;
2464         struct lwp *lp;
2465         vm_size_t psize;
2466
2467         /*
2468          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2469          * or object.
2470          */
2471         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2472                 return;
2473
2474         /*
2475          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2476          */
2477         lp = curthread->td_lwp;
2478         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2479                 return;
2480
2481         psize = x86_64_btop(size);
2482
2483         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2484                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2485                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2486                 return;
2487         }
2488
2489         if (psize + pindex > object->size) {
2490                 if (object->size < pindex)
2491                         return;
2492                 psize = object->size - pindex;
2493         }
2494
2495         if (psize == 0)
2496                 return;
2497
2498         /*
2499          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2500          * any valid pages found into the pmap.
2501          *
2502          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2503          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2504          */
2505         info.start_pindex = pindex;
2506         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2507         info.limit = limit;
2508         info.mpte = NULL;
2509         info.addr = addr;
2510         info.pmap = pmap;
2511
2512         crit_enter();
2513         lwkt_gettoken(&vm_token);
2514         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2515                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2516         lwkt_reltoken(&vm_token);
2517         crit_exit();
2518 }
2519
2520 static
2521 int
2522 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2523 {
2524         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2525         vm_pindex_t rel_index;
2526         /*
2527          * don't allow an madvise to blow away our really
2528          * free pages allocating pv entries.
2529          */
2530         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2531                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2532                     return(-1);
2533         }
2534         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2535             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2536                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2537                         vm_page_deactivate(p);
2538                 vm_page_busy(p);
2539                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2540                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2541                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2542                 vm_page_wakeup(p);
2543         }
2544         return(0);
2545 }
2546
2547 /*
2548  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2549  * pre-fault the specified address.
2550  *
2551  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2552  * pte is already loaded into the slot.
2553  *
2554  * No requirements.
2555  */
2556 int
2557 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2558 {
2559         pt_entry_t *pte;
2560         pd_entry_t *pde;
2561         int ret;
2562
2563         lwkt_gettoken(&vm_token);
2564         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2565         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2566                 ret = 0;
2567         } else {
2568                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2569                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2570         }
2571         lwkt_reltoken(&vm_token);
2572         return (ret);
2573 }
2574
2575 /*
2576  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2577  *
2578  * The mapping must already exist in the pmap.
2579  * No other requirements.
2580  */
2581 void
2582 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2583 {
2584         pt_entry_t *pte;
2585
2586         if (pmap == NULL)
2587                 return;
2588
2589         lwkt_gettoken(&vm_token);
2590         pte = pmap_pte(pmap, va);
2591
2592         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2593                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2594         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2595                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2596
2597         /*
2598          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2599          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2600          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2601          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2602          * wiring changes.
2603          */
2604         if (wired)
2605                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2606         else
2607                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2608         lwkt_reltoken(&vm_token);
2609 }
2610
2611 /*
2612  *      Copy the range specified by src_addr/len
2613  *      from the source map to the range dst_addr/len
2614  *      in the destination map.
2615  *
2616  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2617  */
2618 void
2619 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2620         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2621 {
2622         /*
2623          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2624          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2625          * be the case.
2626          *
2627          * FIXME!
2628          */
2629         return;
2630 }
2631
2632 /*
2633  * pmap_zero_page:
2634  *
2635  *      Zero the specified physical page.
2636  *
2637  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2638  *      required.
2639  */
2640 void
2641 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2642 {
2643         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2644
2645         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * pmap_page_assertzero:
2650  *
2651  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2652  */
2653 void
2654 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2655 {
2656         int i;
2657
2658         crit_enter();
2659         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2660
2661         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(int)) {
2662             if (*(int *)((char *)virt + i) != 0) {
2663                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2664                     (void *)virt);
2665             }
2666         }
2667         crit_exit();
2668 }
2669
2670 /*
2671  * pmap_zero_page:
2672  *
2673  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2674  *      its contents with bzero.
2675  *
2676  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2677  */
2678 void
2679 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2680 {
2681         crit_enter();
2682         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2683         bzero((char *)virt + off, size);
2684         crit_exit();
2685 }
2686
2687 /*
2688  * pmap_copy_page:
2689  *
2690  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2691  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2692  *      is required.
2693  */
2694 void
2695 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2696 {
2697         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2698
2699         crit_enter();
2700         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2701         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2702         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2703         crit_exit();
2704 }
2705
2706 /*
2707  * pmap_copy_page_frag:
2708  *
2709  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2710  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2711  *      is required.
2712  */
2713 void
2714 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2715 {
2716         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2717
2718         crit_enter();
2719         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2720         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2721         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2722               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2723               bytes);
2724         crit_exit();
2725 }
2726
2727 /*
2728  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2729  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2730  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2731  * subset of pmaps for proper page aging.
2732  *
2733  * No other requirements.
2734  */
2735 boolean_t
2736 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2737 {
2738         pv_entry_t pv;
2739         int loops = 0;
2740
2741         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2742                 return FALSE;
2743
2744         crit_enter();
2745         lwkt_gettoken(&vm_token);
2746
2747         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2748                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2749                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2750                         crit_exit();
2751                         return TRUE;
2752                 }
2753                 loops++;
2754                 if (loops >= 16)
2755                         break;
2756         }
2757         lwkt_reltoken(&vm_token);
2758         crit_exit();
2759         return (FALSE);
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Remove all pages from specified address space this aids process
2764  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2765  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2766  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2767  * of running down an entire address space.
2768  *
2769  * No other requirements.
2770  */
2771 void
2772 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2773 {
2774         pt_entry_t *pte, tpte;
2775         pv_entry_t pv, npv;
2776         vm_page_t m;
2777         int save_generation;
2778
2779         crit_enter();
2780         lwkt_gettoken(&vm_token);
2781         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2782                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2783                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2784                         continue;
2785                 }
2786
2787                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2788
2789                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2790
2791                 /*
2792                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2793                  * at this time
2794                  */
2795                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2796                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2797                         continue;
2798                 }
2799                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2800
2801                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
2802
2803                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2804                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2805
2806                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2807                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2808
2809                 /*
2810                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2811                  */
2812                 if (tpte & VPTE_M) {
2813                         vm_page_dirty(m);
2814                 }
2815
2816                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2817                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2818                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2819
2820                 m->md.pv_list_count--;
2821                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2822                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2823                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2824
2825                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2826                 free_pv_entry(pv);
2827
2828                 /*
2829                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2830                  * calls and other removals were made.
2831                  */
2832                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2833                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2834                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2835                 }
2836         }
2837         lwkt_reltoken(&vm_token);
2838         crit_exit();
2839 }
2840
2841 /*
2842  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2843  */
2844 static boolean_t
2845 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2846 {
2847         pv_entry_t pv;
2848         pt_entry_t *pte;
2849
2850         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2851                 return FALSE;
2852
2853         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2854                 return FALSE;
2855
2856         crit_enter();
2857
2858         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2859                 /*
2860                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2861                  * mark clean_map and ptes as never
2862                  * modified.
2863                  */
2864                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2865                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2866                                 continue;
2867                 }
2868
2869 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2870                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2871                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2872                         continue;
2873                 }
2874 #endif
2875                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2876                 if (*pte & bit) {
2877                         crit_exit();
2878                         return TRUE;
2879                 }
2880         }
2881         crit_exit();
2882         return (FALSE);
2883 }
2884
2885 /*
2886  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2887  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2888  *
2889  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2890  */
2891 static __inline void
2892 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2893 {
2894         pv_entry_t pv;
2895         pt_entry_t *pte;
2896         pt_entry_t pbits;
2897
2898         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2899                 return;
2900
2901         crit_enter();
2902
2903         /*
2904          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2905          * setting RO do we need to clear the VAC?
2906          */
2907         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2908                 /*
2909                  * don't write protect pager mappings
2910                  */
2911                 if (bit == VPTE_W) {
2912                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2913                                 continue;
2914                 }
2915
2916 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2917                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2918                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2919                         continue;
2920                 }
2921 #endif
2922
2923                 /*
2924                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2925                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2926                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2927                  *
2928                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2929                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2930                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2931                  * will never set our Modify bit again.
2932                  */
2933                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2934                 if (*pte & bit) {
2935                         if (bit == VPTE_W) {
2936                                 /*
2937                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2938                                  * VPTE_W
2939                                  */
2940                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2941                                                        pv->pv_va);
2942                                 if (pbits & VPTE_M)
2943                                         vm_page_dirty(m);
2944                         } else if (bit == VPTE_M) {
2945                                 /*
2946                                  * We do not have to make the page read-only
2947                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2948                                  * kernel will make the real PTE read-only
2949                                  * or otherwise detect the write and set
2950                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2951                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2952                                  * above).  This allows the real kernel to
2953                                  * handle the write fault without forwarding
2954                                  * the fault to us.
2955                                  */
2956                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2957                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2958                                 /*
2959                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2960                                  * the caller doesn't want us to update
2961                                  * the dirty status of the VM page.
2962                                  */
2963                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2964                         } else {
2965                                 /*
2966                                  * We've been asked to clear bits that do
2967                                  * not interact with hardware.
2968                                  */
2969                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2970                         }
2971                 }
2972         }
2973         crit_exit();
2974 }
2975
2976 /*
2977  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2978  *
2979  * No other requirements.
2980  */
2981 void
2982 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2983 {
2984         /* JG NX support? */
2985         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2986                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2987                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2988                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2989                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2990                 } else {
2991                         pmap_remove_all(m);
2992                 }
2993                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2994         }
2995 }
2996
2997 vm_paddr_t
2998 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2999 {
3000         return (x86_64_ptob(ppn));
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3005  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3006  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3007  * reference bits set.
3008  *
3009  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3010  * should be tested and standardized at some point in the future for
3011  * optimal aging of shared pages.
3012  *
3013  * No other requirements.
3014  */
3015 int
3016 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3017 {
3018         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3019         pt_entry_t *pte;
3020         int rtval = 0;
3021
3022         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3023                 return (rtval);
3024
3025         crit_enter();
3026         lwkt_gettoken(&vm_token);
3027
3028         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3029
3030                 pvf = pv;
3031
3032                 do {
3033                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3034
3035                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3036
3037                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3038
3039                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3040                                 continue;
3041
3042                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3043
3044                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3045 #ifdef SMP
3046                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3047 #else
3048                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
3049 #endif
3050                                 rtval++;
3051                                 if (rtval > 4) {
3052                                         break;
3053                                 }
3054                         }
3055                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3056         }
3057         lwkt_reltoken(&vm_token);
3058         crit_exit();
3059
3060         return (rtval);
3061 }
3062
3063 /*
3064  * Return whether or not the specified physical page was modified
3065  * in any physical maps.
3066  *
3067  * No other requirements.
3068  */
3069 boolean_t
3070 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3071 {
3072         boolean_t res;
3073
3074         lwkt_gettoken(&vm_token);
3075         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3076         lwkt_reltoken(&vm_token);
3077         return (res);
3078 }
3079
3080 /*
3081  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3082  *
3083  * No other requirements.
3084  */
3085 void
3086 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3087 {
3088         lwkt_gettoken(&vm_token);
3089         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3090         lwkt_reltoken(&vm_token);
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3095  *
3096  * No other requirements.
3097  */
3098 void
3099 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3100 {
3101         lwkt_gettoken(&vm_token);
3102         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3103         lwkt_reltoken(&vm_token);
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Miscellaneous support routines follow
3108  */
3109
3110 static void
3111 i386_protection_init(void)
3112 {
3113         int *kp, prot;
3114
3115         kp = protection_codes;
3116         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3117                 if (prot & VM_PROT_READ)
3118                         *kp |= VPTE_R;
3119                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3120                         *kp |= VPTE_W;
3121                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3122                         *kp |= VPTE_X;
3123                 ++kp;
3124         }
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Perform the pmap work for mincore
3129  *
3130  * No other requirements.
3131  */
3132 int
3133 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3134 {
3135         pt_entry_t *ptep, pte;
3136         vm_page_t m;
3137         int val = 0;
3138
3139         lwkt_gettoken(&vm_token);
3140         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3141
3142         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3143                 vm_paddr_t pa;
3144
3145                 val = MINCORE_INCORE;
3146                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3147                         goto done;
3148
3149                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3150
3151                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3152
3153                 /*
3154                  * Modified by us
3155                  */
3156                 if (pte & VPTE_M)
3157                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3158                 /*
3159                  * Modified by someone
3160                  */
3161                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3162                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3163                 /*
3164                  * Referenced by us
3165                  */
3166                 if (pte & VPTE_A)
3167                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3168
3169                 /*
3170                  * Referenced by someone
3171                  */
3172                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3173                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3174                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3175                 }
3176         }
3177 done:
3178         lwkt_reltoken(&vm_token);
3179         return val;
3180 }
3181
3182 /*
3183  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3184  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3185  */
3186 void
3187 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3188 {
3189         struct vmspace *oldvm;
3190         struct lwp *lp;
3191
3192         crit_enter();
3193         oldvm = p->p_vmspace;
3194         if (oldvm != newvm) {
3195                 p->p_vmspace = newvm;
3196                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3197                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3198                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3199                 if (adjrefs) {
3200                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3201                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3202                 }
3203         }
3204         crit_exit();
3205 }
3206
3207 /*
3208  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3209  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3210  * on a per-lwp basis.
3211  */
3212 void
3213 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3214 {
3215         struct vmspace *oldvm;
3216         struct pmap *pmap;
3217
3218         crit_enter();
3219         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3220
3221         if (oldvm != newvm) {
3222                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3223                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3224                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3225 #if defined(SMP)
3226                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3227 #else
3228                         pmap->pm_active |= 1;
3229 #endif
3230 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3231                         tlb_flush_count++;
3232 #endif
3233                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3234 #if defined(SMP)
3235                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3236                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3237 #else
3238                         pmap->pm_active &= ~1;
3239 #endif
3240                 }
3241         }
3242         crit_exit();
3243 }
3244
3245 vm_offset_t
3246 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3247 {
3248
3249         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3250                 return addr;
3251         }
3252
3253         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3254         return addr;
3255 }