Revert "rename amd64 architecture to x86_64"
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / amd64 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
6  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
7  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
8  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
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 the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
45  * $DragonFly: src/sys/platform/pc64/amd64/pmap.c,v 1.3 2008/08/29 17:07:10 dillon Exp $
46  */
47
48 /*
49  *      Manages physical address maps.
50  *
51  *      In addition to hardware address maps, this
52  *      module is called upon to provide software-use-only
53  *      maps which may or may not be stored in the same
54  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
55  *      used to store intermediate results from copy
56  *      operations to and from address spaces.
57  *
58  *      Since the information managed by this module is
59  *      also stored by the logical address mapping module,
60  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
61  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
62  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
63  *      requested.
64  *
65  *      In order to cope with hardware architectures which
66  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
67  *      this module may delay invalidate or reduced protection
68  *      operations until such time as they are actually
69  *      necessary.  This module is given full information as
70  *      to which processors are currently using which maps,
71  *      and to when physical maps must be made correct.
72  */
73
74 #if JG
75 #include "opt_disable_pse.h"
76 #include "opt_pmap.h"
77 #endif
78 #include "opt_msgbuf.h"
79
80 #include <sys/param.h>
81 #include <sys/systm.h>
82 #include <sys/kernel.h>
83 #include <sys/proc.h>
84 #include <sys/msgbuf.h>
85 #include <sys/vmmeter.h>
86 #include <sys/mman.h>
87
88 #include <vm/vm.h>
89 #include <vm/vm_param.h>
90 #include <sys/sysctl.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <vm/vm_kern.h>
93 #include <vm/vm_page.h>
94 #include <vm/vm_map.h>
95 #include <vm/vm_object.h>
96 #include <vm/vm_extern.h>
97 #include <vm/vm_pageout.h>
98 #include <vm/vm_pager.h>
99 #include <vm/vm_zone.h>
100
101 #include <sys/user.h>
102 #include <sys/thread2.h>
103 #include <sys/sysref2.h>
104
105 #include <machine/cputypes.h>
106 #include <machine/md_var.h>
107 #include <machine/specialreg.h>
108 #include <machine/smp.h>
109 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
110 #include <machine/globaldata.h>
111 #include <machine/pmap.h>
112 #include <machine/pmap_inval.h>
113
114 #include <ddb/ddb.h>
115
116 #define PMAP_KEEP_PDIRS
117 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
118 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
119 #endif
120
121 #if defined(DIAGNOSTIC)
122 #define PMAP_DIAGNOSTIC
123 #endif
124
125 #define MINPV 2048
126
127 /*
128  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
129  */
130 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
131 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
132
133 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
134 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
135 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
136 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
137 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
138
139
140 /*
141  * Given a map and a machine independent protection code,
142  * convert to a vax protection code.
143  */
144 #define pte_prot(m, p)          \
145         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
146 static int protection_codes[8];
147
148 struct pmap kernel_pmap;
149 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
150
151 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
152 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
153 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
154 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
155 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
156 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
157 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
158 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
159 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
160 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
161
162 static vm_object_t kptobj;
163
164 static int ndmpdp;
165 static vm_paddr_t dmaplimit;
166 static int nkpt;
167 vm_offset_t kernel_vm_end;
168
169 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
170 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
171 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
172
173 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
174 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
175
176 /*
177  * Data for the pv entry allocation mechanism
178  */
179 static vm_zone_t pvzone;
180 static struct vm_zone pvzone_store;
181 static struct vm_object pvzone_obj;
182 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
183 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
184 static struct pv_entry *pvinit;
185
186 /*
187  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
188  */
189 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
190 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
191 static pt_entry_t *msgbufmap;
192 struct msgbuf *msgbufp=0;
193
194 /*
195  * Crashdump maps.
196  */
197 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
198 static caddr_t crashdumpmap;
199
200 extern uint64_t KPTphys;
201 extern pt_entry_t *SMPpt;
202 extern uint64_t SMPptpa;
203
204 #define DISABLE_PSE
205
206 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
207 static void i386_protection_init (void);
208 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
209 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
210 static void pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
211 static int  pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
212                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
213 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
214                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
215 static int  pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
216                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
217 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
218 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
219                                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
220
221 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
222
223 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
224 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
225 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
226 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
227 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
228                                 pmap_inval_info_t info);
229 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
230 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
231
232 static unsigned pdir4mb;
233
234 /*
235  * Move the kernel virtual free pointer to the next
236  * 2MB.  This is used to help improve performance
237  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
238  * (.text, .data, .bss)
239  */
240 static
241 vm_offset_t
242 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
243 {
244         vm_offset_t newaddr = addr;
245
246         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
247         return newaddr;
248 }
249
250 /*
251  * pmap_pte_quick:
252  *
253  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
254  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
255  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
256  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
257  *
258  *      Should only be called while in a critical section.
259  */
260 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
261
262 static
263 pt_entry_t *
264 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
265 {
266         return pmap_pte(pmap, va);
267 }
268
269 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
270 static __inline
271 vm_pindex_t
272 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
273 {
274         return va >> PDRSHIFT;
275 }
276
277 /* Return various clipped indexes for a given VA */
278 static __inline
279 vm_pindex_t
280 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
281 {
282
283         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
284 }
285
286 static __inline
287 vm_pindex_t
288 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
289 {
290
291         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
292 }
293
294 static __inline
295 vm_pindex_t
296 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
297 {
298
299         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
300 }
301
302 static __inline
303 vm_pindex_t
304 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
305 {
306
307         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
308 }
309
310 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
311 static __inline
312 pml4_entry_t *
313 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
314 {
315
316         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
317 }
318
319 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
320 static __inline
321 pdp_entry_t *
322 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
323 {
324         pdp_entry_t *pdpe;
325
326         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
327         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
328 }
329
330 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
331 static __inline
332 pdp_entry_t *
333 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
334 {
335         pml4_entry_t *pml4e;
336
337         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
338         if ((*pml4e & PG_V) == 0)
339                 return NULL;
340         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
341 }
342
343 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
344 static __inline
345 pd_entry_t *
346 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
347 {
348         pd_entry_t *pde;
349
350         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
351         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
352 }
353
354 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
355 static __inline
356 pd_entry_t *
357 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
358 {
359         pdp_entry_t *pdpe;
360
361         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
362         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
363                  return NULL;
364         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
365 }
366
367 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
368 static __inline
369 pt_entry_t *
370 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
371 {
372         pt_entry_t *pte;
373
374         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
375         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
376 }
377
378 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
379 static __inline
380 pt_entry_t *
381 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
382 {
383         pd_entry_t *pde;
384
385         pde = pmap_pde(pmap, va);
386         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
387                 return NULL;
388         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
389                 return ((pt_entry_t *)pde);
390         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
391 }
392
393 static __inline
394 pt_entry_t *
395 vtopte(vm_offset_t va)
396 {
397         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
398
399         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
400 }
401
402 static __inline
403 pd_entry_t *
404 vtopde(vm_offset_t va)
405 {
406         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
407
408         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
409 }
410
411 static uint64_t
412 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
413 {
414         uint64_t ret;
415
416         ret = *firstaddr;
417         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
418         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
419         return (ret);
420 }
421
422 static
423 void
424 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
425 {
426         int i;
427
428         /* we are running (mostly) V=P at this point */
429
430         /* Allocate pages */
431         KPTphys = allocpages(firstaddr, NKPT);
432         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
433         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
434         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
435
436         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
437         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
438                 ndmpdp = 4;
439         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
440         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
441                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
442         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
443
444         /* Fill in the underlying page table pages */
445         /* Read-only from zero to physfree */
446         /* XXX not fully used, underneath 2M pages */
447         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
448                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] = i << PAGE_SHIFT;
449                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
450         }
451
452         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
453         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
454                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
455                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
456         }
457
458         /* Map from zero to end of allocations under 2M pages */
459         /* This replaces some of the KPTphys entries above */
460         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
461                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
462                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
463         }
464
465         /* And connect up the PD to the PDP */
466         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
467                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] = KPDphys +
468                     (i << PAGE_SHIFT);
469                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
470         }
471
472         /* Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages */
473         /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it */
474         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
475                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
476                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
477                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
478                             PG_G | PG_M | PG_A;
479                 }
480                 /* And the direct map space's PDP */
481                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
482                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
483                             (i << PAGE_SHIFT);
484                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
485                 }
486         } else {
487                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
488                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
489                             (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
490                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
491                             PG_G | PG_M | PG_A;
492                 }
493         }
494
495         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
496         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
497         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
498
499         /* Connect the Direct Map slot up to the PML4 */
500         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] = DMPDPphys;
501         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
502
503         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
504         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
505         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
506 }
507
508 void
509 init_paging(vm_paddr_t *firstaddr)
510 {
511         create_pagetables(firstaddr);
512 }
513
514 /*
515  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
516  *
517  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
518  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
519  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
520  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
521  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
522  *      (physical) address starting relative to 0]
523  */
524 void
525 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
526 {
527         vm_offset_t va;
528         pt_entry_t *pte;
529         struct mdglobaldata *gd;
530         int pg;
531
532         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
533         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
534         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
535
536         avail_start = *firstaddr;
537
538         /*
539          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
540          */
541         create_pagetables(firstaddr);
542
543         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
544         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
545
546         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
547
548         /* XXX do %cr0 as well */
549         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
550         load_cr3(KPML4phys);
551
552         /*
553          * Initialize protection array.
554          */
555         i386_protection_init();
556
557         /*
558          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
559          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
560          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
561          */
562         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
563         kernel_pmap.pm_count = 1;
564         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
565         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
566         nkpt = NKPT;
567
568         /*
569          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
570          * mapping of pages.
571          */
572 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
573         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
574
575         va = virtual_start;
576 #ifdef JG
577         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(&kernel_pmap, va);
578 #else
579         pte = vtopte(va);
580 #endif
581
582         /*
583          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
584          */
585         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
586
587         /*
588          * Crashdump maps.
589          */
590         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
591
592         /*
593          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
594          * /dev/mem.
595          */
596         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
597
598         /*
599          * msgbufp is used to map the system message buffer.
600          * XXX msgbufmap is not used.
601          */
602         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
603                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
604
605         virtual_start = va;
606
607         *CMAP1 = 0;
608
609         /*
610          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
611          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
612          * works under UP because self-referential page table mappings
613          */
614 #ifdef SMP
615         pgeflag = 0;
616 #else
617         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
618                 pgeflag = PG_G;
619 #endif
620         
621 /*
622  * Initialize the 4MB page size flag
623  */
624         pseflag = 0;
625 /*
626  * The 4MB page version of the initial
627  * kernel page mapping.
628  */
629         pdir4mb = 0;
630
631 #if !defined(DISABLE_PSE)
632         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
633                 pt_entry_t ptditmp;
634                 /*
635                  * Note that we have enabled PSE mode
636                  */
637                 pseflag = PG_PS;
638                 ptditmp = *(PTmap + amd64_btop(KERNBASE));
639                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
640                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
641                 pdir4mb = ptditmp;
642
643 #ifndef SMP
644                 /*
645                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
646                  * now because the APs will not be able to use it when
647                  * they boot up.
648                  */
649                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
650
651                 /*
652                  * We can do the mapping here for the single processor
653                  * case.  We simply ignore the old page table page from
654                  * now on.
655                  */
656                 /*
657                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
658                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
659                  */
660                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
661                 cpu_invltlb();
662 #endif
663         }
664 #endif
665 #ifdef SMP
666         if (cpu_apic_address == 0)
667                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
668 #endif
669
670         /*
671          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
672          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
673          * portion.
674          */
675         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
676         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
677         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
678         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
679         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
680         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
681         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
682         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
683         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
684         gd->gd_PADDR1 = (pt_entry_t *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
685
686         cpu_invltlb();
687 }
688
689 #ifdef SMP
690 /*
691  * Set 4mb pdir for mp startup
692  */
693 void
694 pmap_set_opt(void)
695 {
696         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
697                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
698                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
699                         cpu_invltlb();
700                 }
701         }
702 }
703 #endif
704
705 /*
706  *      Initialize the pmap module.
707  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
708  *      system needs to map virtual memory.
709  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
710  *      way, discontiguous physical memory.
711  */
712 void
713 pmap_init(void)
714 {
715         int i;
716         int initial_pvs;
717
718         /*
719          * object for kernel page table pages
720          */
721         /* JG I think the number can be arbitrary */
722         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
723
724         /*
725          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
726          * pv_head_table.
727          */
728
729         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
730                 vm_page_t m;
731
732                 m = &vm_page_array[i];
733                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
734                 m->md.pv_list_count = 0;
735         }
736
737         /*
738          * init the pv free list
739          */
740         initial_pvs = vm_page_array_size;
741         if (initial_pvs < MINPV)
742                 initial_pvs = MINPV;
743         pvzone = &pvzone_store;
744         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
745                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
746         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
747                 initial_pvs);
748
749         /*
750          * Now it is safe to enable pv_table recording.
751          */
752         pmap_initialized = TRUE;
753 #ifdef SMP
754         lapic = pmap_mapdev_uncacheable(cpu_apic_address, sizeof(struct LAPIC));
755 #endif
756 }
757
758 /*
759  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
760  * high water mark so that the system can recover from excessive
761  * numbers of pv entries.
762  */
763 void
764 pmap_init2(void)
765 {
766         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
767
768         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
769         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
770         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
771         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
772         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
773 }
774
775
776 /***************************************************
777  * Low level helper routines.....
778  ***************************************************/
779
780 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
781
782 /*
783  * This code checks for non-writeable/modified pages.
784  * This should be an invalid condition.
785  */
786 static
787 int
788 pmap_nw_modified(pt_entry_t pte)
789 {
790         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
791                 return 1;
792         else
793                 return 0;
794 }
795 #endif
796
797
798 /*
799  * this routine defines the region(s) of memory that should
800  * not be tested for the modified bit.
801  */
802 static __inline
803 int
804 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
805 {
806         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
807                 return 1;
808         else
809                 return 0;
810 }
811
812 /*
813  * pmap_extract:
814  *
815  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
816  *
817  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
818  *      not kernel_pmap.
819  */
820 vm_paddr_t 
821 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
822 {
823         vm_paddr_t rtval;
824         pt_entry_t *pte;
825         pd_entry_t pde, *pdep;
826
827         rtval = 0;
828         pdep = pmap_pde(pmap, va);
829         if (pdep != NULL) {
830                 pde = *pdep;
831                 if (pde) {
832                         if ((pde & PG_PS) != 0) {
833                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
834                         } else {
835                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
836                                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
837                         }
838                 }
839         }
840         return rtval;
841 }
842
843 /*
844  *      Routine:        pmap_kextract
845  *      Function:
846  *              Extract the physical page address associated
847  *              kernel virtual address.
848  */
849 vm_paddr_t
850 pmap_kextract(vm_offset_t va)
851 {
852         pd_entry_t pde;
853         vm_paddr_t pa;
854
855         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
856                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
857         } else {
858                 pde = *vtopde(va);
859                 if (pde & PG_PS) {
860                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
861                 } else {
862                         /*
863                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
864                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
865                          * be used to access the PTE because it would use the
866                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
867                          * because the page table page is preserved by the
868                          * promotion.
869                          */
870                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
871                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
872                 }
873         }
874         return pa;
875 }
876
877 /***************************************************
878  * Low level mapping routines.....
879  ***************************************************/
880
881 /*
882  * Routine: pmap_kenter
883  * Function:
884  *      Add a wired page to the KVA
885  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
886  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
887  */
888 void 
889 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
890 {
891         pt_entry_t *pte;
892         pt_entry_t npte;
893         pmap_inval_info info;
894
895         pmap_inval_init(&info);
896         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
897         pte = vtopte(va);
898         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
899         *pte = npte;
900         pmap_inval_flush(&info);
901 }
902
903 /*
904  * Routine: pmap_kenter_quick
905  * Function:
906  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
907  *      mapping on the current CPU.
908  */
909 void
910 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
911 {
912         pt_entry_t *pte;
913         pt_entry_t npte;
914
915         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
916         pte = vtopte(va);
917         *pte = npte;
918         cpu_invlpg((void *)va);
919 }
920
921 void
922 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
923 {
924         pmap_inval_info info;
925
926         pmap_inval_init(&info);
927         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
928         pmap_inval_flush(&info);
929 }
930
931 void
932 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
933 {
934         cpu_invlpg((void *)va);
935 }
936
937 /*
938  * remove a page from the kernel pagetables
939  */
940 void
941 pmap_kremove(vm_offset_t va)
942 {
943         pt_entry_t *pte;
944         pmap_inval_info info;
945
946         pmap_inval_init(&info);
947         pte = vtopte(va);
948         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
949         *pte = 0;
950         pmap_inval_flush(&info);
951 }
952
953 void
954 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
955 {
956         pt_entry_t *pte;
957         pte = vtopte(va);
958         *pte = 0;
959         cpu_invlpg((void *)va);
960 }
961
962 /*
963  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
964  */
965 void
966 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
967 {
968         *vtopte(va) |= PG_RW;
969         cpu_invlpg((void *)va);
970 }
971
972 void
973 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
974 {
975         *vtopte(va) |= PG_N;
976         cpu_invlpg((void *)va);
977 }
978
979 /*
980  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
981  *      virtual address space.
982  *
983  *      For now, VM is already on, we only need to map the
984  *      specified memory.
985  */
986 vm_offset_t
987 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
988 {
989         return PHYS_TO_DMAP(start);
990 }
991
992
993 /*
994  * Add a list of wired pages to the kva
995  * this routine is only used for temporary
996  * kernel mappings that do not need to have
997  * page modification or references recorded.
998  * Note that old mappings are simply written
999  * over.  The page *must* be wired.
1000  */
1001 void
1002 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1003 {
1004         vm_offset_t end_va;
1005
1006         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1007                 
1008         while (va < end_va) {
1009                 pt_entry_t *pte;
1010
1011                 pte = vtopte(va);
1012                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1013                 cpu_invlpg((void *)va);
1014                 va += PAGE_SIZE;
1015                 m++;
1016         }
1017 #ifdef SMP
1018         smp_invltlb();  /* XXX */
1019 #endif
1020 }
1021
1022 void
1023 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
1024 {
1025         vm_offset_t end_va;
1026         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
1027
1028         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1029
1030         while (va < end_va) {
1031                 pt_entry_t *pte;
1032                 pt_entry_t pteval;
1033
1034                 /*
1035                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
1036                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
1037                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
1038                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
1039                  * entry is optimal and no invalidation is required.
1040                  */
1041                 pte = vtopte(va);
1042                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1043                 if (*pte != pteval) {
1044                         *mask = 0;
1045                         *pte = pteval;
1046                         cpu_invlpg((void *)va);
1047                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
1048                         cpu_invlpg((void *)va);
1049                 }
1050                 va += PAGE_SIZE;
1051                 m++;
1052         }
1053         *mask |= cmask;
1054 }
1055
1056 /*
1057  * This routine jerks page mappings from the
1058  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1059  *
1060  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1061  */
1062 void
1063 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1064 {
1065         vm_offset_t end_va;
1066
1067         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1068
1069         while (va < end_va) {
1070                 pt_entry_t *pte;
1071
1072                 pte = vtopte(va);
1073                 *pte = 0;
1074                 cpu_invlpg((void *)va);
1075                 va += PAGE_SIZE;
1076         }
1077 #ifdef SMP
1078         smp_invltlb();
1079 #endif
1080 }
1081
1082 /*
1083  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
1084  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
1085  *
1086  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
1087  * the call should be made with a critical section held so the page's object
1088  * association remains valid on return.
1089  */
1090 static
1091 vm_page_t
1092 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1093 {
1094         vm_page_t m;
1095
1096         do {
1097                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
1098         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
1099
1100         return(m);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1105  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1106  */
1107 void
1108 pmap_init_thread(thread_t td)
1109 {
1110         /* enforce pcb placement */
1111         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1112         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1113         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on amd64? */
1114 }
1115
1116 /*
1117  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1118  */
1119 void
1120 pmap_init_proc(struct proc *p)
1121 {
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
1126  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
1127  */
1128 void
1129 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
1130 {
1131         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
1132 }
1133
1134 /***************************************************
1135  * Page table page management routines.....
1136  ***************************************************/
1137
1138 /*
1139  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1140  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1141  */
1142 static __inline
1143 int
1144 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1145                      pmap_inval_info_t info)
1146 {
1147         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1148         if (m->hold_count > 1) {
1149                 vm_page_unhold(m);
1150                 return 0;
1151         } else {
1152                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m, info);
1153         }
1154 }
1155
1156 static
1157 int
1158 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1159                       pmap_inval_info_t info)
1160 {
1161         /* 
1162          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1163          * any active flushes if we block.  We own one hold count on the
1164          * page so it cannot be freed out from under us.
1165          */
1166         if (m->flags & PG_BUSY) {
1167                 pmap_inval_flush(info);
1168                 while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
1169                         ;
1170         }
1171         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1172                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1173
1174         /*
1175          * This case can occur if new references were acquired while
1176          * we were blocked.
1177          */
1178         if (m->hold_count > 1) {
1179                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1180                 vm_page_unhold(m);
1181                 return 0;
1182         }
1183
1184         /*
1185          * Unmap the page table page
1186          */
1187         KKASSERT(m->hold_count == 1);
1188         vm_page_busy(m);
1189         pmap_inval_add(info, pmap, -1);
1190
1191         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1192                 /* PDP page */
1193                 pml4_entry_t *pml4;
1194                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1195                 *pml4 = 0;
1196         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1197                 /* PD page */
1198                 pdp_entry_t *pdp;
1199                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1200                 *pdp = 0;
1201         } else {
1202                 /* PT page */
1203                 pd_entry_t *pd;
1204                 pd = pmap_pde(pmap, va);
1205                 *pd = 0;
1206         }
1207
1208         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1209         --pmap->pm_stats.resident_count;
1210
1211         if (pmap->pm_ptphint == m)
1212                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1213
1214         if (m->pindex < NUPDE) {
1215                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1216                 vm_page_t pdpg;
1217
1218                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
1219                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg, info);
1220         }
1221         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1222                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1223                 vm_page_t pdppg;
1224
1225                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
1226                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg, info);
1227         }
1228
1229         /*
1230          * This was our last hold, the page had better be unwired
1231          * after we decrement wire_count.
1232          *
1233          * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1234          * multiple wire counts.
1235          */
1236         vm_page_unhold(m);
1237         --m->wire_count;
1238         KKASSERT(m->wire_count == 0);
1239         --vmstats.v_wire_count;
1240         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1241         vm_page_flash(m);
1242         vm_page_free_zero(m);
1243
1244         return 1;
1245 }
1246
1247 /*
1248  * After removing a page table entry, this routine is used to
1249  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1250  */
1251 static
1252 int
1253 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1254                 pmap_inval_info_t info)
1255 {
1256         vm_pindex_t ptepindex;
1257
1258         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
1259                 return 0;
1260
1261         if (mpte == NULL) {
1262                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1263 #if JGHINT
1264                 if (pmap->pm_ptphint &&
1265                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1266                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1267                 } else {
1268 #endif
1269                         pmap_inval_flush(info);
1270                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1271                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1272 #if JGHINT
1273                 }
1274 #endif
1275         }
1276         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, info);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1281  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1282  *
1283  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1284  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1285  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1286  */
1287 void
1288 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1289 {
1290         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1291         pmap->pm_count = 1;
1292         pmap->pm_active = 0;
1293         pmap->pm_ptphint = NULL;
1294         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1295         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1300  * such as one in a vmspace structure.
1301  */
1302 void
1303 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1304 {
1305         vm_page_t ptdpg;
1306
1307         /*
1308          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1309          * page directory table.
1310          */
1311         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1312                 pmap->pm_pml4 =
1313                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1314         }
1315
1316         /*
1317          * Allocate an object for the ptes
1318          */
1319         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1320                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1321
1322         /*
1323          * Allocate the page directory page, unless we already have
1324          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1325          * already be set appropriately.
1326          */
1327         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1328                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1329                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1330                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1331                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1332                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1333                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1334                         ++vmstats.v_wire_count;
1335                 ptdpg->wire_count = 1;
1336                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1337         }
1338         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1339                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1340
1341         pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1342         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = DMPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1343
1344         /* install self-referential address mapping entry */
1345         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1346
1347         pmap->pm_count = 1;
1348         pmap->pm_active = 0;
1349         pmap->pm_ptphint = NULL;
1350         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1351         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1352         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1357  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1358  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1359  * of cleanup work to do here.
1360  */
1361 void
1362 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1363 {
1364         vm_page_t p;
1365
1366         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1367         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1368                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1369                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1370                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1371                 p->wire_count--;
1372                 vmstats.v_wire_count--;
1373                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1374                 vm_page_busy(p);
1375                 vm_page_free_zero(p);
1376                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1377         }
1378         if (pmap->pm_pml4) {
1379                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1380                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1381                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1382         }
1383         if (pmap->pm_pteobj) {
1384                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1385                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1386         }
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1391  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1392  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1393  * then copies the template.
1394  */
1395 void
1396 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1397 {
1398         crit_enter();
1399         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1400         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1401         crit_exit();
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1406  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1407  *
1408  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1409  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1410  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1411  */
1412 static
1413 int
1414 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1415 {
1416         /*
1417          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1418          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1419          * might as well be placed directly into the zero queue.
1420          */
1421         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1422                 return 0;
1423
1424         vm_page_busy(p);
1425
1426         /*
1427          * Remove the page table page from the processes address space.
1428          */
1429         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1430                 /*
1431                  * We are the pml4 table itself.
1432                  */
1433                 /* XXX anything to do here? */
1434         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1435                 /*
1436                  * Remove a PDP page from the PML4.  We do not maintain
1437                  * hold counts on the PML4 page.
1438                  */
1439                 pml4_entry_t *pml4;
1440                 vm_page_t m4;
1441                 int idx;
1442
1443                 m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1444                 KKASSERT(m4 != NULL);
1445                 pml4 = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1446                 idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1447                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1448                 pml4[idx] = 0;
1449         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1450                 /*
1451                  * Remove a PD page from the PDP and drop the hold count
1452                  * on the PDP.  The PDP is left cached in the pmap if
1453                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1454                  * intact.
1455                  */
1456                 vm_page_t m3;
1457                 pdp_entry_t *pdp;
1458                 int idx;
1459
1460                 m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1461                                 NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1462                 KKASSERT(m3 != NULL);
1463                 pdp = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1464                 idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1465                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1466                 pdp[idx] = 0;
1467                 m3->hold_count--;
1468         } else {
1469                 /*
1470                  * Remove a PT page from the PD and drop the hold count
1471                  * on the PD.  The PD is left cached in the pmap if
1472                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1473                  * intact.
1474                  */
1475                 vm_page_t m2;
1476                 pd_entry_t *pd;
1477                 int idx;
1478
1479                 m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1480                                     NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1481                 KKASSERT(m2 != NULL);
1482                 pd = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1483                 idx = p->pindex % NPDEPG;
1484                 pd[idx] = 0;
1485                 m2->hold_count--;
1486         }
1487
1488         /*
1489          * One fewer mappings in the pmap.  p's hold count had better
1490          * be zero.
1491          */
1492         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1493         --pmap->pm_stats.resident_count;
1494         if (p->hold_count)
1495                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1496         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1497                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1498
1499         /*
1500          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1501          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1502          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1503          */
1504         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1505                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1506                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1507                 vm_page_wakeup(p);
1508         } else {
1509                 p->wire_count--;
1510                 KKASSERT(p->wire_count == 0);
1511                 vmstats.v_wire_count--;
1512                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1513                 vm_page_free(p);
1514         }
1515         return 1;
1516 }
1517
1518 /*
1519  * This routine is called when various levels in the page table need to
1520  * be populated.  This routine cannot fail.
1521  */
1522 static
1523 vm_page_t
1524 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1525 {
1526         vm_page_t m;
1527
1528         /*
1529          * Find or fabricate a new pagetable page.  This will busy the page.
1530          */
1531         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1532                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1533         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1534                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1535         }
1536
1537         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1538                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1539
1540         /*
1541          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1542          * the caller.
1543          */
1544         m->hold_count++;
1545         if (m->wire_count++ == 0)
1546                 vmstats.v_wire_count++;
1547
1548         /*
1549          * Map the pagetable page into the process address space, if
1550          * it isn't already there.
1551          *
1552          * It is possible that someone else got in and mapped the page
1553          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1554          * return the held page.
1555          */
1556         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1557                 /*
1558                  * Wire up a new PDP page in the PML4
1559                  */
1560                 vm_pindex_t pml4index;
1561                 pml4_entry_t *pml4;
1562
1563                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1564                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1565                 if (*pml4 & PG_V) {
1566                         if (--m->wire_count == 0)
1567                                 --vmstats.v_wire_count;
1568                         vm_page_wakeup(m);
1569                         return(m);
1570                 }
1571                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1572         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1573                 /*
1574                  * Wire up a new PD page in the PDP
1575                  */
1576                 vm_pindex_t pml4index;
1577                 vm_pindex_t pdpindex;
1578                 vm_page_t pdppg;
1579                 pml4_entry_t *pml4;
1580                 pdp_entry_t *pdp;
1581
1582                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1583                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1584
1585                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1586                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1587                         /*
1588                          * Have to allocate a new PDP page, recurse.
1589                          * This always succeeds.  Returned page will
1590                          * be held.
1591                          */
1592                         pdppg = _pmap_allocpte(pmap,
1593                                                NUPDE + NUPDPE + pml4index);
1594                 } else {
1595                         /*
1596                          * Add a held reference to the PDP page.
1597                          */
1598                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
1599                         pdppg->hold_count++;
1600                 }
1601
1602                 /*
1603                  * Now find the pdp_entry and map the PDP.  If the PDP
1604                  * has already been mapped unwind and return the
1605                  * already-mapped PDP held.
1606                  *
1607                  * pdppg is left held (hold_count is incremented for
1608                  * each PD in the PDP).
1609                  */
1610                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1611                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1612                 if (*pdp & PG_V) {
1613                         vm_page_unhold(pdppg);
1614                         if (--m->wire_count == 0)
1615                                 --vmstats.v_wire_count;
1616                         vm_page_wakeup(m);
1617                         return(m);
1618                 }
1619                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1620         } else {
1621                 /*
1622                  * Wire up the new PT page in the PD
1623                  */
1624                 vm_pindex_t pml4index;
1625                 vm_pindex_t pdpindex;
1626                 pml4_entry_t *pml4;
1627                 pdp_entry_t *pdp;
1628                 pd_entry_t *pd;
1629                 vm_page_t pdpg;
1630
1631                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1632                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1633
1634                 /*
1635                  * Locate the PDP page in the PML4, then the PD page in
1636                  * the PDP.  If either does not exist we simply recurse
1637                  * to allocate them.
1638                  *
1639                  * We can just recurse on the PD page as it will recurse
1640                  * on the PDP if necessary.
1641                  */
1642                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1643                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1644                         pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1645                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1646                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1647                 } else {
1648                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1649                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1650                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
1651                                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1652                         } else {
1653                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
1654                                 pdpg->hold_count++;
1655                         }
1656                 }
1657
1658                 /*
1659                  * Now fill in the pte in the PD.  If the pte already exists
1660                  * (again, if we raced the grab), unhold pdpg and unwire
1661                  * m, returning a held m.
1662                  *
1663                  * pdpg is left held (hold_count is incremented for
1664                  * each PT in the PD).
1665                  */
1666                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
1667                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1668                 if (*pd != 0) {
1669                         vm_page_unhold(pdpg);
1670                         if (--m->wire_count == 0)
1671                                 --vmstats.v_wire_count;
1672                         vm_page_wakeup(m);
1673                         return(m);
1674                 }
1675                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1676         }
1677
1678         /*
1679          * We successfully loaded a PDP, PD, or PTE.  Set the page table hint,
1680          * valid bits, mapped flag, unbusy, and we're done.
1681          */
1682         pmap->pm_ptphint = m;
1683         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1684
1685         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1686         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1687         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1688         vm_page_wakeup(m);
1689
1690         return (m);
1691 }
1692
1693 static
1694 vm_page_t
1695 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1696 {
1697         vm_pindex_t ptepindex;
1698         pd_entry_t *pd;
1699         vm_page_t m;
1700
1701         /*
1702          * Calculate pagetable page index
1703          */
1704         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1705
1706         /*
1707          * Get the page directory entry
1708          */
1709         pd = pmap_pde(pmap, va);
1710
1711         /*
1712          * This supports switching from a 2MB page to a
1713          * normal 4K page.
1714          */
1715         if (pd != NULL && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
1716                 panic("no promotion/demotion yet");
1717                 *pd = 0;
1718                 pd = NULL;
1719                 cpu_invltlb();
1720                 smp_invltlb();
1721         }
1722
1723         /*
1724          * If the page table page is mapped, we just increment the
1725          * hold count, and activate it.
1726          */
1727         if (pd != NULL && (*pd & PG_V) != 0) {
1728                 /* YYY hint is used here on i386 */
1729                 m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1730                 pmap->pm_ptphint = m;
1731                 m->hold_count++;
1732                 return m;
1733         }
1734         /*
1735          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1736          */
1737         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1738 }
1739
1740
1741 /***************************************************
1742  * Pmap allocation/deallocation routines.
1743  ***************************************************/
1744
1745 /*
1746  * Release any resources held by the given physical map.
1747  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1748  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1749  */
1750 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1751
1752 void
1753 pmap_release(struct pmap *pmap)
1754 {
1755         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1756         struct rb_vm_page_scan_info info;
1757
1758         KASSERT(pmap->pm_active == 0, ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1759 #if defined(DIAGNOSTIC)
1760         if (object->ref_count != 1)
1761                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1762 #endif
1763         
1764         info.pmap = pmap;
1765         info.object = object;
1766         crit_enter();
1767         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1768         crit_exit();
1769
1770         do {
1771                 crit_enter();
1772                 info.error = 0;
1773                 info.mpte = NULL;
1774                 info.limit = object->generation;
1775
1776                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1777                                         pmap_release_callback, &info);
1778                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1779                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1780                                 info.error = 1;
1781                 }
1782                 crit_exit();
1783         } while (info.error);
1784 }
1785
1786 static
1787 int
1788 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1789 {
1790         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1791
1792         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1793                 info->mpte = p;
1794                 return(0);
1795         }
1796         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1797                 info->error = 1;
1798                 return(-1);
1799         }
1800         if (info->object->generation != info->limit) {
1801                 info->error = 1;
1802                 return(-1);
1803         }
1804         return(0);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1809  */
1810 void
1811 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1812 {
1813         vm_paddr_t paddr;
1814         vm_offset_t ptppaddr;
1815         vm_page_t nkpg;
1816         pd_entry_t *pde, newpdir;
1817         pdp_entry_t newpdp;
1818
1819         crit_enter();
1820         if (kernel_vm_end == 0) {
1821                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1822                 nkpt = 0;
1823                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
1824                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1825                         nkpt++;
1826                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1827                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1828                                 break;                       
1829                         }
1830                 }
1831         }
1832         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1833         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1834                 addr = kernel_map.max_offset;
1835         while (kernel_vm_end < addr) {
1836                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1837                 if (pde == NULL) {
1838                         /* We need a new PDP entry */
1839                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1840                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1841                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1842                         if (nkpg == NULL)
1843                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1844                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1845                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1846                                 pmap_zero_page(paddr);
1847                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1848                         newpdp = (pdp_entry_t)
1849                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1850                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1851                         nkpt++;
1852                         continue; /* try again */
1853                 }
1854                 if ((*pde & PG_V) != 0) {
1855                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1856                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1857                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1858                                 break;                       
1859                         }
1860                         continue;
1861                 }
1862
1863                 /*
1864                  * This index is bogus, but out of the way
1865                  */
1866                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1867                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1868                 if (nkpg == NULL)
1869                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1870
1871                 vm_page_wire(nkpg);
1872                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1873                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1874                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1875                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1876                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1877                 nkpt++;
1878
1879                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1880                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1881                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1882                         break;                       
1883                 }
1884         }
1885         crit_exit();
1886 }
1887
1888 /*
1889  *      Retire the given physical map from service.
1890  *      Should only be called if the map contains
1891  *      no valid mappings.
1892  */
1893 void
1894 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1895 {
1896         int count;
1897
1898         if (pmap == NULL)
1899                 return;
1900
1901         count = --pmap->pm_count;
1902         if (count == 0) {
1903                 pmap_release(pmap);
1904                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1905         }
1906 }
1907
1908 /*
1909  *      Add a reference to the specified pmap.
1910  */
1911 void
1912 pmap_reference(pmap_t pmap)
1913 {
1914         if (pmap != NULL) {
1915                 pmap->pm_count++;
1916         }
1917 }
1918
1919 /***************************************************
1920 * page management routines.
1921  ***************************************************/
1922
1923 /*
1924  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1925  * called from an interrupt.
1926  */
1927 static __inline
1928 void
1929 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1930 {
1931         pv_entry_count--;
1932         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1933         zfree(pvzone, pv);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1938  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1939  */
1940 static
1941 pv_entry_t
1942 get_pv_entry(void)
1943 {
1944         pv_entry_count++;
1945         if (pv_entry_high_water &&
1946                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1947                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1948                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1949                 wakeup(&vm_pages_needed);
1950         }
1951         return zalloc(pvzone);
1952 }
1953
1954 /*
1955  * This routine is very drastic, but can save the system
1956  * in a pinch.
1957  */
1958 void
1959 pmap_collect(void)
1960 {
1961         int i;
1962         vm_page_t m;
1963         static int warningdone=0;
1964
1965         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1966                 return;
1967
1968         if (warningdone < 5) {
1969                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1970                 warningdone++;
1971         }
1972
1973         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1974                 m = &vm_page_array[i];
1975                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1976                     (m->flags & PG_BUSY))
1977                         continue;
1978                 pmap_remove_all(m);
1979         }
1980         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1981 }
1982         
1983
1984 /*
1985  * If it is the first entry on the list, it is actually
1986  * in the header and we must copy the following entry up
1987  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1988  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1989  */
1990 static
1991 int
1992 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1993                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1994 {
1995         pv_entry_t pv;
1996         int rtval;
1997
1998         crit_enter();
1999         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
2000                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2001                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
2002                                 break;
2003                 }
2004         } else {
2005                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
2006                         if (va == pv->pv_va) 
2007                                 break;
2008                 }
2009         }
2010
2011         rtval = 0;
2012         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
2013         if (pv) {
2014                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2015                 m->md.pv_list_count--;
2016                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2017                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2018                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2019                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2020                 ++pmap->pm_generation;
2021                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
2022                 free_pv_entry(pv);
2023         }
2024         crit_exit();
2025         return rtval;
2026 }
2027
2028 /*
2029  * Create a pv entry for page at pa for
2030  * (pmap, va).
2031  */
2032 static
2033 void
2034 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
2035 {
2036         pv_entry_t pv;
2037
2038         crit_enter();
2039         pv = get_pv_entry();
2040         pv->pv_va = va;
2041         pv->pv_pmap = pmap;
2042         pv->pv_ptem = mpte;
2043
2044         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2045         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2046         m->md.pv_list_count++;
2047
2048         crit_exit();
2049 }
2050
2051 /*
2052  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2053  */
2054 static
2055 int
2056 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2057         pmap_inval_info_t info)
2058 {
2059         pt_entry_t oldpte;
2060         vm_page_t m;
2061
2062         pmap_inval_add(info, pmap, va);
2063         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2064         if (oldpte & PG_W)
2065                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2066         /*
2067          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2068          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
2069          * the SMP case.
2070          */
2071         if (oldpte & PG_G)
2072                 cpu_invlpg((void *)va);
2073         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2074         --pmap->pm_stats.resident_count;
2075         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2076                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
2077                 if (oldpte & PG_M) {
2078 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2079                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
2080                                 kprintf(
2081         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2082                                     va, oldpte);
2083                         }
2084 #endif
2085                         if (pmap_track_modified(va))
2086                                 vm_page_dirty(m);
2087                 }
2088                 if (oldpte & PG_A)
2089                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2090                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
2091         } else {
2092                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
2093         }
2094
2095         return 0;
2096 }
2097
2098 /*
2099  * pmap_remove_page:
2100  *
2101  *      Remove a single page from a process address space.
2102  *
2103  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2104  *      not kernel_pmap.
2105  */
2106 static
2107 void
2108 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
2109 {
2110         pt_entry_t *pte;
2111
2112         pte = pmap_pte(pmap, va);
2113         if (pte == NULL)
2114                 return;
2115         if ((*pte & PG_V) == 0)
2116                 return;
2117         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, info);
2118 }
2119
2120 /*
2121  * pmap_remove:
2122  *
2123  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2124  *
2125  *      It is assumed that the start and end are properly
2126  *      rounded to the page size.
2127  *
2128  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2129  *      not kernel_pmap.
2130  */
2131 void
2132 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2133 {
2134         vm_offset_t va_next;
2135         pml4_entry_t *pml4e;
2136         pdp_entry_t *pdpe;
2137         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2138         pt_entry_t *pte;
2139         struct pmap_inval_info info;
2140
2141         if (pmap == NULL)
2142                 return;
2143
2144         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2145                 return;
2146
2147         pmap_inval_init(&info);
2148
2149         /*
2150          * special handling of removing one page.  a very
2151          * common operation and easy to short circuit some
2152          * code.
2153          */
2154         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2155                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2156                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
2157                         pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
2158                         pmap_inval_flush(&info);
2159                         return;
2160                 }
2161         }
2162
2163         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2164                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2165                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2166                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2167                         if (va_next < sva)
2168                                 va_next = eva;
2169                         continue;
2170                 }
2171
2172                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2173                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2174                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2175                         if (va_next < sva)
2176                                 va_next = eva;
2177                         continue;
2178                 }
2179
2180                 /*
2181                  * Calculate index for next page table.
2182                  */
2183                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2184                 if (va_next < sva)
2185                         va_next = eva;
2186
2187                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2188                 ptpaddr = *pde;
2189
2190                 /*
2191                  * Weed out invalid mappings.
2192                  */
2193                 if (ptpaddr == 0)
2194                         continue;
2195
2196                 /*
2197                  * Check for large page.
2198                  */
2199                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2200                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2201                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
2202                         *pde = 0;
2203                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2204                         continue;
2205                 }
2206
2207                 /*
2208                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2209                  * by the current page table page, or to the end of the
2210                  * range being removed.
2211                  */
2212                 if (va_next > eva)
2213                         va_next = eva;
2214
2215                 /*
2216                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2217                  */
2218                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2219                     sva += PAGE_SIZE) {
2220                         if (*pte == 0)
2221                                 continue;
2222                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &info))
2223                                 break;
2224                 }
2225         }
2226         pmap_inval_flush(&info);
2227 }
2228
2229 /*
2230  * pmap_remove_all:
2231  *
2232  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2233  *      Reflects back modify bits to the pager.
2234  *
2235  *      This routine may not be called from an interrupt.
2236  */
2237
2238 static
2239 void
2240 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2241 {
2242         struct pmap_inval_info info;
2243         pt_entry_t *pte, tpte;
2244         pv_entry_t pv;
2245
2246         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2247                 return;
2248
2249         pmap_inval_init(&info);
2250         crit_enter();
2251         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2252                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2253                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2254
2255                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2256                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2257                 tpte = pte_load_clear(pte);
2258
2259                 if (tpte & PG_W)
2260                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2261
2262                 if (tpte & PG_A)
2263                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2264
2265                 /*
2266                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2267                  */
2268                 if (tpte & PG_M) {
2269 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2270                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2271                                 kprintf(
2272         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2273                                     pv->pv_va, tpte);
2274                         }
2275 #endif
2276                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2277                                 vm_page_dirty(m);
2278                 }
2279                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2280                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2281                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2282                 m->md.pv_list_count--;
2283                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2284                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2285                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2286                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2287                 free_pv_entry(pv);
2288         }
2289         crit_exit();
2290         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2291         pmap_inval_flush(&info);
2292 }
2293
2294 /*
2295  * pmap_protect:
2296  *
2297  *      Set the physical protection on the specified range of this map
2298  *      as requested.
2299  *
2300  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
2301  *      not the kernel_pmap.
2302  */
2303 void
2304 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2305 {
2306         vm_offset_t va_next;
2307         pml4_entry_t *pml4e;
2308         pdp_entry_t *pdpe;
2309         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2310         pt_entry_t *pte;
2311         pmap_inval_info info;
2312
2313         /* JG review for NX */
2314
2315         if (pmap == NULL)
2316                 return;
2317
2318         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2319                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2320                 return;
2321         }
2322
2323         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2324                 return;
2325
2326         pmap_inval_init(&info);
2327
2328         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2329
2330                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2331                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2332                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2333                         if (va_next < sva)
2334                                 va_next = eva;
2335                         continue;
2336                 }
2337
2338                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2339                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2340                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2341                         if (va_next < sva)
2342                                 va_next = eva;
2343                         continue;
2344                 }
2345
2346                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2347                 if (va_next < sva)
2348                         va_next = eva;
2349
2350                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2351                 ptpaddr = *pde;
2352
2353                 /*
2354                  * Check for large page.
2355                  */
2356                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2357                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
2358                         *pde &= ~(PG_M|PG_RW);
2359                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2360                         continue;
2361                 }
2362
2363                 /*
2364                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2365                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2366                  */
2367                 if (ptpaddr == 0)
2368                         continue;
2369
2370                 if (va_next > eva)
2371                         va_next = eva;
2372
2373                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2374                     sva += PAGE_SIZE) {
2375                         pt_entry_t obits, pbits;
2376                         vm_page_t m;
2377
2378                         /*
2379                          * XXX non-optimal.  Note also that there can be
2380                          * no pmap_inval_flush() calls until after we modify
2381                          * ptbase[sindex] (or otherwise we have to do another
2382                          * pmap_inval_add() call).
2383                          */
2384                         pmap_inval_add(&info, pmap, sva);
2385                         obits = pbits = *pte;
2386                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2387                                 continue;
2388                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2389                                 m = NULL;
2390                                 if (pbits & PG_A) {
2391                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2392                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2393                                         pbits &= ~PG_A;
2394                                 }
2395                                 if (pbits & PG_M) {
2396                                         if (pmap_track_modified(sva)) {
2397                                                 if (m == NULL)
2398                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2399                                                 vm_page_dirty(m);
2400                                                 pbits &= ~PG_M;
2401                                         }
2402                                 }
2403                         }
2404
2405                         pbits &= ~PG_RW;
2406
2407                         if (pbits != obits) {
2408                                 *pte = pbits;
2409                         }
2410                 }
2411         }
2412         pmap_inval_flush(&info);
2413 }
2414
2415 /*
2416  *      Insert the given physical page (p) at
2417  *      the specified virtual address (v) in the
2418  *      target physical map with the protection requested.
2419  *
2420  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2421  *      that the related pte can not be reclaimed.
2422  *
2423  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2424  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2425  *      insert this page into the given map NOW.
2426  */
2427 void
2428 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2429            boolean_t wired)
2430 {
2431         vm_paddr_t pa;
2432         pd_entry_t *pde;
2433         pt_entry_t *pte;
2434         vm_paddr_t opa;
2435         pt_entry_t origpte, newpte;
2436         vm_page_t mpte;
2437         pmap_inval_info info;
2438
2439         if (pmap == NULL)
2440                 return;
2441
2442         va = trunc_page(va);
2443 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2444         if (va >= KvaEnd)
2445                 panic("pmap_enter: toobig");
2446         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2447                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)", va);
2448 #endif
2449         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2450                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2451 #ifdef DDB
2452                 db_print_backtrace();
2453 #endif
2454         }
2455         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2456                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2457 #ifdef DDB
2458                 db_print_backtrace();
2459 #endif
2460         }
2461
2462         /*
2463          * In the case that a page table page is not
2464          * resident, we are creating it here.
2465          */
2466         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2467                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2468         else
2469                 mpte = NULL;
2470
2471         pmap_inval_init(&info);
2472         pde = pmap_pde(pmap, va);
2473         if (pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0) {
2474                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2475                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2476                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2477         } else
2478                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2479
2480         KKASSERT(pte != NULL);
2481         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2482         origpte = *pte;
2483         opa = origpte & PG_FRAME;
2484
2485         /*
2486          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2487          */
2488         if (origpte && (opa == pa)) {
2489                 /*
2490                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2491                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2492                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2493                  * the PT page will be also.
2494                  */
2495                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2496                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2497                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2498                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2499
2500 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2501                 if (pmap_nw_modified(origpte)) {
2502                         kprintf(
2503         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2504                             va, origpte);
2505                 }
2506 #endif
2507
2508                 /*
2509                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2510                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2511                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2512                  * bits below.
2513                  */
2514                 if (mpte)
2515                         mpte->hold_count--;
2516
2517                 /*
2518                  * We might be turning off write access to the page,
2519                  * so we go ahead and sense modify status.
2520                  */
2521                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2522                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2523                                 vm_page_t om;
2524                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2525                                 vm_page_dirty(om);
2526                         }
2527                         pa |= PG_MANAGED;
2528                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2529                 }
2530                 goto validate;
2531         } 
2532         /*
2533          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2534          * handle validating new mapping.
2535          */
2536         if (opa) {
2537                 int err;
2538                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2539                 if (err)
2540                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2541         }
2542
2543         /*
2544          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2545          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2546          * called at interrupt time.
2547          */
2548         if (pmap_initialized && 
2549             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2550                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2551                 pa |= PG_MANAGED;
2552                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2553         }
2554
2555         /*
2556          * Increment counters
2557          */
2558         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2559         if (wired)
2560                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2561
2562 validate:
2563         /*
2564          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2565          */
2566         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2567
2568         if (wired)
2569                 newpte |= PG_W;
2570         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2571                 newpte |= PG_U;
2572         if (pmap == &kernel_pmap)
2573                 newpte |= pgeflag;
2574
2575         /*
2576          * if the mapping or permission bits are different, we need
2577          * to update the pte.
2578          */
2579         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2580                 pmap_inval_add(&info, pmap, va);
2581                 *pte = newpte | PG_A;
2582                 if (newpte & PG_RW)
2583                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2584         }
2585         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2586         pmap_inval_flush(&info);
2587 }
2588
2589 /*
2590  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2591  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2592  * VA.
2593  *
2594  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2595  */
2596 static
2597 void
2598 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2599 {
2600         pt_entry_t *pte;
2601         vm_paddr_t pa;
2602         vm_page_t mpte;
2603         vm_pindex_t ptepindex;
2604         pd_entry_t *ptepa;
2605         pmap_inval_info info;
2606
2607         pmap_inval_init(&info);
2608
2609         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2610                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2611 #ifdef DDB
2612                 db_print_backtrace();
2613 #endif
2614         }
2615         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2616                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2617 #ifdef DDB
2618                 db_print_backtrace();
2619 #endif
2620         }
2621
2622         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2623
2624         /*
2625          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2626          *
2627          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2628          * section following.
2629          */
2630         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2631                 /*
2632                  * Calculate pagetable page index
2633                  */
2634                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2635
2636                 do {
2637                         /*
2638                          * Get the page directory entry
2639                          */
2640                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2641
2642                         /*
2643                          * If the page table page is mapped, we just increment
2644                          * the hold count, and activate it.
2645                          */
2646                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
2647                                 if (*ptepa & PG_PS)
2648                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2649 //                              if (pmap->pm_ptphint &&
2650 //                                  (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2651 //                                      mpte = pmap->pm_ptphint;
2652 //                              } else {
2653                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2654                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2655 //                              }
2656                                 if (mpte)
2657                                         mpte->hold_count++;
2658                         } else {
2659                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2660                         }
2661                 } while (mpte == NULL);
2662         } else {
2663                 mpte = NULL;
2664                 /* this code path is not yet used */
2665         }
2666
2667         /*
2668          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2669          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2670          * we do not disturb it.
2671          */
2672         pte = vtopte(va);
2673         if (*pte & PG_V) {
2674                 if (mpte)
2675                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, &info);
2676                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2677                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2678                 return;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2683          */
2684         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2685                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2686                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2687         }
2688
2689         /*
2690          * Increment counters
2691          */
2692         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2693
2694         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2695
2696         /*
2697          * Now validate mapping with RO protection
2698          */
2699         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2700                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2701         else
2702                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2703 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2704         pmap_inval_flush(&info);
2705 }
2706
2707 /*
2708  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2709  * to be used for panic dumps.
2710  */
2711 /* JG Needed on amd64? */
2712 void *
2713 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2714 {
2715         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2716         return ((void *)crashdumpmap);
2717 }
2718
2719 #define MAX_INIT_PT (96)
2720
2721 /*
2722  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2723  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2724  * immediately after an mmap.
2725  */
2726 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2727
2728 void
2729 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2730                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2731                     vm_size_t size, int limit)
2732 {
2733         struct rb_vm_page_scan_info info;
2734         struct lwp *lp;
2735         vm_size_t psize;
2736
2737         /*
2738          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2739          * or object.
2740          */
2741         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2742                 return;
2743
2744         /*
2745          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2746          */
2747         lp = curthread->td_lwp;
2748         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2749                 return;
2750
2751         psize = amd64_btop(size);
2752
2753         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2754                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2755                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2756                 return;
2757         }
2758
2759         if (psize + pindex > object->size) {
2760                 if (object->size < pindex)
2761                         return;           
2762                 psize = object->size - pindex;
2763         }
2764
2765         if (psize == 0)
2766                 return;
2767
2768         /*
2769          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2770          * any valid pages found into the pmap.
2771          *
2772          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2773          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2774          */
2775         info.start_pindex = pindex;
2776         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2777         info.limit = limit;
2778         info.mpte = NULL;
2779         info.addr = addr;
2780         info.pmap = pmap;
2781
2782         crit_enter();
2783         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2784                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2785         crit_exit();
2786 }
2787
2788 static
2789 int
2790 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2791 {
2792         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2793         vm_pindex_t rel_index;
2794         /*
2795          * don't allow an madvise to blow away our really
2796          * free pages allocating pv entries.
2797          */
2798         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2799                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2800                     return(-1);
2801         }
2802         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2803             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2804                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2805                         vm_page_deactivate(p);
2806                 vm_page_busy(p);
2807                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2808                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2809                                  info->addr + amd64_ptob(rel_index), p);
2810                 vm_page_wakeup(p);
2811         }
2812         return(0);
2813 }
2814
2815 /*
2816  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2817  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2818  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2819  */
2820 #define PFBAK 4
2821 #define PFFOR 4
2822 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2823
2824 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2825         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2826         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2827         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2828         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2829 };
2830
2831 void
2832 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2833 {
2834         int i;
2835         vm_offset_t starta;
2836         vm_offset_t addr;
2837         vm_pindex_t pindex;
2838         vm_page_t m;
2839         vm_object_t object;
2840         struct lwp *lp;
2841
2842         /*
2843          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2844          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2845          */
2846         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2847                 return;
2848         lp = curthread->td_lwp;
2849         if (lp == NULL || (pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace)))
2850                 return;
2851
2852         object = entry->object.vm_object;
2853
2854         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2855         if (starta < entry->start)
2856                 starta = entry->start;
2857         else if (starta > addra)
2858                 starta = 0;
2859
2860         /*
2861          * critical section protection is required to maintain the 
2862          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2863          * them from their objects.
2864          */
2865         crit_enter();
2866         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2867                 vm_object_t lobject;
2868                 pt_entry_t *pte;
2869                 pd_entry_t *pde;
2870
2871                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2872                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2873                         addr = 0;
2874
2875                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2876                         continue;
2877
2878                 pde = pmap_pde(pmap, addr);
2879                 if (pde == NULL || *pde == 0)
2880                         continue;
2881
2882                 pte = vtopte(addr);
2883                 if (*pte)
2884                         continue;
2885
2886                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2887                 lobject = object;
2888
2889                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2890                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2891                      (lobject->backing_object));
2892                     lobject = lobject->backing_object
2893                 ) {
2894                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2895                                 break;
2896                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2897                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2898                 }
2899
2900                 /*
2901                  * give-up when a page is not in memory
2902                  */
2903                 if (m == NULL)
2904                         break;
2905
2906                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2907                         (m->busy == 0) &&
2908                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2909
2910                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2911                                 vm_page_deactivate(m);
2912                         }
2913                         vm_page_busy(m);
2914                         pmap_enter_quick(pmap, addr, m);
2915                         vm_page_wakeup(m);
2916                 }
2917         }
2918         crit_exit();
2919 }
2920
2921 /*
2922  *      Routine:        pmap_change_wiring
2923  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2924  *                      pair.
2925  *      In/out conditions:
2926  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2927  */
2928 void
2929 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2930 {
2931         pt_entry_t *pte;
2932
2933         if (pmap == NULL)
2934                 return;
2935
2936         pte = pmap_pte(pmap, va);
2937
2938         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2939                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2940         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2941                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2942
2943         /*
2944          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2945          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2946          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2947          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2948          * wiring changes.
2949          */
2950 #ifdef SMP
2951         if (wired)
2952                 atomic_set_long(pte, PG_W);
2953         else
2954                 atomic_clear_long(pte, PG_W);
2955 #else
2956         if (wired)
2957                 atomic_set_long_nonlocked(pte, PG_W);
2958         else
2959                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_W);
2960 #endif
2961 }
2962
2963
2964
2965 /*
2966  *      Copy the range specified by src_addr/len
2967  *      from the source map to the range dst_addr/len
2968  *      in the destination map.
2969  *
2970  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2971  */
2972 void
2973 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2974           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2975 {
2976         return;
2977 #if 0
2978         pmap_inval_info info;
2979         vm_offset_t addr;
2980         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2981         vm_offset_t pdnxt;
2982         pd_entry_t src_frame, dst_frame;
2983         vm_page_t m;
2984
2985         if (dst_addr != src_addr)
2986                 return;
2987 #if JGPMAP32
2988         src_frame = src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
2989         if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME)) {
2990                 return;
2991         }
2992
2993         dst_frame = dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
2994         if (dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)) {
2995                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2996                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2997                 cpu_invltlb();
2998         }
2999 #endif
3000         pmap_inval_init(&info);
3001         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
3002         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
3003
3004         /*
3005          * critical section protection is required to maintain the page/object
3006          * association, interrupts can free pages and remove them from 
3007          * their objects.
3008          */
3009         crit_enter();
3010         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3011                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3012                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3013                 vm_offset_t srcptepaddr;
3014                 vm_pindex_t ptepindex;
3015
3016                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
3017                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
3018
3019                 /*
3020                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
3021                  * way below the low water mark of free pages or way
3022                  * above high water mark of used pv entries.
3023                  */
3024                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
3025                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3026                         break;
3027                 
3028                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
3029                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3030
3031 #if JGPMAP32
3032                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3033 #endif
3034                 if (srcptepaddr == 0)
3035                         continue;
3036                         
3037                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3038 #if JGPMAP32
3039                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3040                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
3041                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3042                         }
3043 #endif
3044                         continue;
3045                 }
3046
3047                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
3048                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
3049                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
3050                         continue;
3051                 }
3052
3053                 if (pdnxt > end_addr)
3054                         pdnxt = end_addr;
3055
3056                 src_pte = vtopte(addr);
3057 #if JGPMAP32
3058                 dst_pte = avtopte(addr);
3059 #endif
3060                 while (addr < pdnxt) {
3061                         pt_entry_t ptetemp;
3062
3063                         ptetemp = *src_pte;
3064                         /*
3065                          * we only virtual copy managed pages
3066                          */
3067                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3068                                 /*
3069                                  * We have to check after allocpte for the
3070                                  * pte still being around...  allocpte can
3071                                  * block.
3072                                  *
3073                                  * pmap_allocpte() can block.  If we lose
3074                                  * our page directory mappings we stop.
3075                                  */
3076                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
3077
3078 #if JGPMAP32
3079                                 if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME) ||
3080                                     dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)
3081                                 ) {
3082                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: detected and corrected race\n");
3083                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3084                                         goto failed;
3085                                 } else if ((*dst_pte == 0) &&
3086                                            (ptetemp = *src_pte) != 0 &&
3087                                            (ptetemp & PG_MANAGED)) {
3088                                         /*
3089                                          * Clear the modified and
3090                                          * accessed (referenced) bits
3091                                          * during the copy.
3092                                          */
3093                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
3094                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
3095                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
3096                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
3097                                                 dstmpte, m);
3098                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
3099                                 } else {
3100                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: dst_pte race detected and corrected\n");
3101                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3102                                         goto failed;
3103                                 }
3104 #endif
3105                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
3106                                         break;
3107                         }
3108                         addr += PAGE_SIZE;
3109                         src_pte++;
3110                         dst_pte++;
3111                 }
3112         }
3113 failed:
3114         crit_exit();
3115         pmap_inval_flush(&info);
3116 #endif
3117 }       
3118
3119 /*
3120  * pmap_zero_page:
3121  *
3122  *      Zero the specified physical page.
3123  *
3124  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
3125  *      required.
3126  */
3127 void
3128 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
3129 {
3130         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3131
3132         pagezero((void *)va);
3133 }
3134
3135 /*
3136  * pmap_page_assertzero:
3137  *
3138  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
3139  */
3140 void
3141 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
3142 {
3143         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
3144         int i;
3145
3146         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(long)) {
3147             if (*(long *)((char *)virt + i) != 0) {
3148                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n", (void *)virt);
3149             }
3150         }
3151 }
3152
3153 /*
3154  * pmap_zero_page:
3155  *
3156  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
3157  *      its contents with bzero.
3158  *
3159  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3160  */
3161 void
3162 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
3163 {
3164         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
3165
3166         bzero((char *)virt + off, size);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * pmap_copy_page:
3171  *
3172  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3173  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3174  *      is required.
3175  */
3176 void
3177 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
3178 {
3179         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3180
3181         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3182         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3183         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
3184 }
3185
3186 /*
3187  * pmap_copy_page_frag:
3188  *
3189  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3190  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3191  *      is required.
3192  */
3193 void
3194 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
3195 {
3196         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3197
3198         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3199         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3200
3201         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
3202               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
3203               bytes);
3204 }
3205
3206 /*
3207  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3208  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3209  * be changed upwards or downwards in the future; it
3210  * is only necessary that true be returned for a small
3211  * subset of pmaps for proper page aging.
3212  */
3213 boolean_t
3214 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3215 {
3216         pv_entry_t pv;
3217         int loops = 0;
3218
3219         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3220                 return FALSE;
3221
3222         crit_enter();
3223
3224         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3225                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
3226                         crit_exit();
3227                         return TRUE;
3228                 }
3229                 loops++;
3230                 if (loops >= 16)
3231                         break;
3232         }
3233         crit_exit();
3234         return (FALSE);
3235 }
3236
3237 /*
3238  * Remove all pages from specified address space
3239  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3240  * is special cased for current process only, but
3241  * can have the more generic (and slightly slower)
3242  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3243  * in the case of running down an entire address space.
3244  */
3245 void
3246 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3247 {
3248         struct lwp *lp;
3249         pt_entry_t *pte, tpte;
3250         pv_entry_t pv, npv;
3251         vm_page_t m;
3252         pmap_inval_info info;
3253         int iscurrentpmap;
3254         int save_generation;
3255
3256         lp = curthread->td_lwp;
3257         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3258                 iscurrentpmap = 1;
3259         else
3260                 iscurrentpmap = 0;
3261
3262         pmap_inval_init(&info);
3263         crit_enter();
3264         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3265                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3266                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3267                         continue;
3268                 }
3269
3270                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3271
3272                 if (iscurrentpmap)
3273                         pte = vtopte(pv->pv_va);
3274                 else
3275                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3276                 if (pmap->pm_active)
3277                         pmap_inval_add(&info, pmap, pv->pv_va);
3278
3279                 /*
3280                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3281                  * at this time
3282                  */
3283                 if (*pte & PG_W) {
3284                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3285                         continue;
3286                 }
3287                 tpte = pte_load_clear(pte);
3288
3289                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3290
3291                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3292                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
3293
3294                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3295                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3296
3297                 /*
3298                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3299                  */
3300                 if (tpte & PG_M) {
3301                         vm_page_dirty(m);
3302                 }
3303
3304                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3305                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3306                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3307
3308                 m->md.pv_list_count--;
3309                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3310                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3311                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3312
3313                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
3314                 free_pv_entry(pv);
3315
3316                 /*
3317                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3318                  * calls and other removals were made.
3319                  */
3320                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3321                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3322                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3323                 }
3324         }
3325         pmap_inval_flush(&info);
3326         crit_exit();
3327 }
3328
3329 /*
3330  * pmap_testbit tests bits in pte's
3331  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
3332  * and a lot of things compile-time evaluate.
3333  */
3334 static
3335 boolean_t
3336 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3337 {
3338         pv_entry_t pv;
3339         pt_entry_t *pte;
3340
3341         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3342                 return FALSE;
3343
3344         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3345                 return FALSE;
3346
3347         crit_enter();
3348
3349         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3350                 /*
3351                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3352                  * mark clean_map and ptes as never
3353                  * modified.
3354                  */
3355                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3356                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3357                                 continue;
3358                 }
3359
3360 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3361                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3362                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3363                         continue;
3364                 }
3365 #endif
3366                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3367                 if (*pte & bit) {
3368                         crit_exit();
3369                         return TRUE;
3370                 }
3371         }
3372         crit_exit();
3373         return (FALSE);
3374 }
3375
3376 /*
3377  * this routine is used to modify bits in ptes
3378  */
3379 static __inline
3380 void
3381 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3382 {
3383         struct pmap_inval_info info;
3384         pv_entry_t pv;
3385         pt_entry_t *pte;
3386         pt_entry_t pbits;
3387
3388         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3389                 return;
3390
3391         pmap_inval_init(&info);
3392         crit_enter();
3393
3394         /*
3395          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3396          * setting RO do we need to clear the VAC?
3397          */
3398         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3399                 /*
3400                  * don't write protect pager mappings
3401                  */
3402                 if (bit == PG_RW) {
3403                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3404                                 continue;
3405                 }
3406
3407 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3408                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3409                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3410                         continue;
3411                 }
3412 #endif
3413
3414                 /*
3415                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3416                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3417                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3418                  *
3419                  * We do not have to force synchronization when clearing
3420                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3421                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3422                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3423                  */
3424                 if (bit & PG_RW)
3425                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3426                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3427 again:
3428                 pbits = *pte;
3429                 if (pbits & bit) {
3430                         if (bit == PG_RW) {
3431                                 if (pbits & PG_M) {
3432                                         vm_page_dirty(m);
3433                                         atomic_clear_long(pte, PG_M|PG_RW);
3434                                 } else {
3435                                         /*
3436                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3437                                          * simultaniously with our clearing
3438                                          * of PG_RW.
3439                                          */
3440                                         if (!atomic_cmpset_long(pte, pbits,
3441                                                                pbits & ~PG_RW))
3442                                                 goto again;
3443                                 }
3444                         } else if (bit == PG_M) {
3445                                 /*
3446                                  * We could also clear PG_RW here to force
3447                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3448                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3449                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3450                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3451                                  * virtual page tables.
3452                                  */
3453                                 atomic_clear_long(pte, PG_M);
3454                         } else {
3455                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3456                         }
3457                 }
3458         }
3459         pmap_inval_flush(&info);
3460         crit_exit();
3461 }
3462
3463 /*
3464  *      pmap_page_protect:
3465  *
3466  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3467  */
3468 void
3469 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3470 {
3471         /* JG NX support? */
3472         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3473                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3474                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3475                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3476                 } else {
3477                         pmap_remove_all(m);
3478                 }
3479         }
3480 }
3481
3482 vm_paddr_t
3483 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3484 {
3485         return (amd64_ptob(ppn));
3486 }
3487
3488 /*
3489  *      pmap_ts_referenced:
3490  *
3491  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3492  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3493  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3494  *      reference bits set.
3495  *
3496  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3497  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3498  *      optimal aging of shared pages.
3499  */
3500 int
3501 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3502 {
3503         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3504         pt_entry_t *pte;
3505         int rtval = 0;
3506
3507         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3508                 return (rtval);
3509
3510         crit_enter();
3511
3512         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3513
3514                 pvf = pv;
3515
3516                 do {
3517                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3518
3519                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3520
3521                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3522
3523                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3524                                 continue;
3525
3526                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3527
3528                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3529 #ifdef SMP
3530                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
3531 #else
3532                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_A);
3533 #endif
3534                                 rtval++;
3535                                 if (rtval > 4) {
3536                                         break;
3537                                 }
3538                         }
3539                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3540         }
3541         crit_exit();
3542
3543         return (rtval);
3544 }
3545
3546 /*
3547  *      pmap_is_modified:
3548  *
3549  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3550  *      in any physical maps.
3551  */
3552 boolean_t
3553 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3554 {
3555         return pmap_testbit(m, PG_M);
3556 }
3557
3558 /*
3559  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3560  */
3561 void
3562 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3563 {
3564         pmap_clearbit(m, PG_M);
3565 }
3566
3567 /*
3568  *      pmap_clear_reference:
3569  *
3570  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3571  */
3572 void
3573 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3574 {
3575         pmap_clearbit(m, PG_A);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Miscellaneous support routines follow
3580  */
3581
3582 static
3583 void
3584 i386_protection_init(void)
3585 {
3586         int *kp, prot;
3587
3588         /* JG NX support may go here; No VM_PROT_EXECUTE ==> set NX bit  */
3589         kp = protection_codes;
3590         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3591                 switch (prot) {
3592                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3593                         /*
3594                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3595                          * so just make it readable.
3596                          */
3597                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3598                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3599                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3600                         *kp++ = 0;
3601                         break;
3602                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3603                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3604                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3605                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3606                         *kp++ = PG_RW;
3607                         break;
3608                 }
3609         }
3610 }
3611
3612 /*
3613  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3614  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3615  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3616  * NOT real memory.
3617  *
3618  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3619  * a time.
3620  */
3621 void *
3622 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3623 {
3624         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3625         pt_entry_t *pte;
3626
3627         offset = pa & PAGE_MASK;
3628         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3629
3630         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
3631         if (va == 0)
3632                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3633
3634         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3635         for (tmpva = va; size > 0;) {
3636                 pte = vtopte(tmpva);
3637                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3638                 size -= PAGE_SIZE;
3639                 tmpva += PAGE_SIZE;
3640                 pa += PAGE_SIZE;
3641         }
3642         cpu_invltlb();
3643         smp_invltlb();
3644
3645         return ((void *)(va + offset));
3646 }
3647
3648 void *
3649 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3650 {
3651         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3652         pt_entry_t *pte;
3653
3654         offset = pa & PAGE_MASK;
3655         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3656
3657         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
3658         if (va == 0)
3659                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3660
3661         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3662         for (tmpva = va; size > 0;) {
3663                 pte = vtopte(tmpva);
3664                 *pte = pa | PG_RW | PG_V | PG_N; /* | pgeflag; */
3665                 size -= PAGE_SIZE;
3666                 tmpva += PAGE_SIZE;
3667                 pa += PAGE_SIZE;
3668         }
3669         cpu_invltlb();
3670         smp_invltlb();
3671
3672         return ((void *)(va + offset));
3673 }
3674
3675 void
3676 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3677 {
3678         vm_offset_t base, offset;
3679
3680         base = va & ~PAGE_MASK;
3681         offset = va & PAGE_MASK;
3682         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3683         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3684         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3685 }
3686
3687 /*
3688  * perform the pmap work for mincore
3689  */
3690 int
3691 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3692 {
3693         pt_entry_t *ptep, pte;
3694         vm_page_t m;
3695         int val = 0;
3696         
3697         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3698         if (ptep == 0) {
3699                 return 0;
3700         }
3701
3702         if ((pte = *ptep) != 0) {
3703                 vm_offset_t pa;
3704
3705                 val = MINCORE_INCORE;
3706                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3707                         return val;
3708
3709                 pa = pte & PG_FRAME;
3710
3711                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3712
3713                 /*
3714                  * Modified by us
3715                  */
3716                 if (pte & PG_M)
3717                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3718                 /*
3719                  * Modified by someone
3720                  */
3721                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3722                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3723                 /*
3724                  * Referenced by us
3725                  */
3726                 if (pte & PG_A)
3727                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3728
3729                 /*
3730                  * Referenced by someone
3731                  */
3732                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3733                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3734                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3735                 }
3736         } 
3737         return val;
3738 }
3739
3740 /*
3741  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3742  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3743  *
3744  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
3745  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3746  */
3747 void
3748 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3749 {
3750         struct vmspace *oldvm;
3751         struct lwp *lp;
3752
3753         crit_enter();
3754         oldvm = p->p_vmspace;
3755         if (oldvm != newvm) {
3756                 p->p_vmspace = newvm;
3757                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3758                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3759                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3760                 if (adjrefs) {
3761                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3762                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3763                 }
3764         }
3765         crit_exit();
3766 }
3767
3768 /*
3769  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3770  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3771  * on a per-lwp basis.
3772  */
3773 void
3774 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3775 {
3776         struct vmspace *oldvm;
3777         struct pmap *pmap;
3778
3779         crit_enter();
3780         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3781
3782         if (oldvm != newvm) {
3783                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3784                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3785                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3786 #if defined(SMP)
3787                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3788 #else
3789                         pmap->pm_active |= 1;
3790 #endif
3791 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3792                         tlb_flush_count++;
3793 #endif
3794                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
3795                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3796                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3797 #if defined(SMP)
3798                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3799                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3800 #else
3801                         pmap->pm_active &= ~1;
3802 #endif
3803                 }
3804         }
3805         crit_exit();
3806 }
3807
3808 vm_offset_t
3809 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3810 {
3811
3812         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3813                 return addr;
3814         }
3815
3816         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3817         return addr;
3818 }
3819
3820
3821 #if defined(DEBUG)
3822
3823 static void     pads (pmap_t pm);
3824 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3825
3826 /* print address space of pmap*/
3827 static
3828 void
3829 pads(pmap_t pm)
3830 {
3831         vm_offset_t va;
3832         unsigned i, j;
3833         pt_entry_t *ptep;
3834
3835         if (pm == &kernel_pmap)
3836                 return;
3837         crit_enter();
3838         for (i = 0; i < NPDEPG; i++) {
3839                 ;
3840         }
3841         crit_exit();
3842
3843 }
3844
3845 void
3846 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3847 {
3848         pv_entry_t pv;
3849         vm_page_t m;
3850
3851         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3852         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3853         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3854 #ifdef used_to_be
3855                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3856                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3857 #endif
3858                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3859                 pads(pv->pv_pmap);
3860         }
3861         kprintf(" ");
3862 }
3863 #endif