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