sys/platform/vkernel64/platform/pmap.c

   1 /*
   2  * (MPSAFE)
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
   8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
   9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
  10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
  11  * All rights reserved.
  12  *
  13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  26  *    must display the following acknowledgement:
  27  *      This product includes software developed by the University of
  28  *      California, Berkeley and its contributors.
  29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  31  *    without specific prior written permission.
  32  *
  33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  43  * SUCH DAMAGE.
  44  *
  45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  47  */
  48
  49 /*
  50  * Manages physical address maps.
  51  */
  52
  53 #if JG
  54 #include "opt_pmap.h"
  55 #endif
  56 #include "opt_msgbuf.h"
  57
  58 #include <sys/param.h>
  59 #include <sys/systm.h>
  60 #include <sys/kernel.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/msgbuf.h>
  63 #include <sys/vmmeter.h>
  64 #include <sys/mman.h>
  65 #include <sys/vmspace.h>
  66
  67 #include <vm/vm.h>
  68 #include <vm/vm_param.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <vm/vm_kern.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/vm_map.h>
  74 #include <vm/vm_object.h>
  75 #include <vm/vm_extern.h>
  76 #include <vm/vm_pageout.h>
  77 #include <vm/vm_pager.h>
  78 #include <vm/vm_zone.h>
  79
  80 #include <sys/user.h>
  81 #include <sys/thread2.h>
  82 #include <sys/sysref2.h>
  83 #include <sys/spinlock2.h>
  84 #include <vm/vm_page2.h>
  85
  86 #include <machine/cputypes.h>
  87 #include <machine/md_var.h>
  88 #include <machine/specialreg.h>
  89 #include <machine/smp.h>
  90 #include <machine/globaldata.h>
  91 #include <machine/pmap.h>
  92 #include <machine/pmap_inval.h>
  93
  94 #include <ddb/ddb.h>
  95
  96 #include <stdio.h>
  97 #include <assert.h>
  98 #include <stdlib.h>
  99 #include <pthread.h>
 100
 101 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 102 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 103 #define PMAP_SHPGPERPROC 1000
 104 #endif
 105
 106 #if defined(DIAGNOSTIC)
 107 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 108 #endif
 109
 110 #define MINPV 2048
 111
 112 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 113 #define PMAP_INLINE __inline
 114 #else
 115 #define PMAP_INLINE
 116 #endif
 117
 118 /*
 119  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 120  */
 121 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 122 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 123
 124 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 125 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
 126 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
 127 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
 128 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 129
 130 /*
 131  * Given a map and a machine independent protection code,
 132  * convert to a vax protection code.
 133  */
 134 #define pte_prot(m, p)          \
 135         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
 136 static int protection_codes[8];
 137
 138 struct pmap kernel_pmap;
 139 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
 140
 141 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 142
 143 static vm_object_t kptobj;
 144
 145 static int nkpt;
 146
 147 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
 148 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
 149 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
 150
 151 extern int vmm_enabled;
 152 extern void *vkernel_stack;
 153
 154 /*
 155  * Data for the pv entry allocation mechanism
 156  */
 157 static vm_zone_t pvzone;
 158 static struct vm_zone pvzone_store;
 159 static struct vm_object pvzone_obj;
 160 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 161 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 162 static struct pv_entry *pvinit;
 163
 164 /*
 165  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 166  */
 167 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
 168 caddr_t CADDR1 = NULL;
 169 static pt_entry_t *msgbufmap;
 170
 171 uint64_t KPTphys;
 172
 173 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
 174 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
 175 static void     i386_protection_init (void);
 176 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
 177
 178 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
 179 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
 180                                 vm_offset_t sva);
 181 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
 182 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 183                                 vm_offset_t va);
 184 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
 185 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 186                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
 187
 188 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 189
 190 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
 191 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
 192 #if JGPMAP32
 193 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 194 #endif
 195 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
 196 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
 197
 198 /*
 199  * pmap_pte_quick:
 200  *
 201  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 202  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 203  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 204  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 205  *
 206  *      Should only be called while in a critical section.
 207  */
 208 #if JGPMAP32
 209 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 210
 211 static pt_entry_t *
 212 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 213 {
 214         return pmap_pte(pmap, va);
 215 }
 216 #endif
 217
 218 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
 219 static __inline vm_pindex_t
 220 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
 221 {
 222         return va >> PDRSHIFT;
 223 }
 224
 225 /* Return various clipped indexes for a given VA */
 226 static __inline vm_pindex_t
 227 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
 228 {
 229
 230         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
 231 }
 232
 233 static __inline vm_pindex_t
 234 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
 235 {
 236
 237         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
 238 }
 239
 240 static __inline vm_pindex_t
 241 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
 242 {
 243
 244         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
 245 }
 246
 247 static __inline vm_pindex_t
 248 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
 249 {
 250
 251         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
 252 }
 253
 254 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
 255 static __inline pml4_entry_t *
 256 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 257 {
 258
 259         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
 260 }
 261
 262 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 263 static __inline pdp_entry_t *
 264 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
 265 {
 266         pdp_entry_t *pdpe;
 267
 268         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
 269         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
 270 }
 271
 272 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 273 static __inline pdp_entry_t *
 274 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 275 {
 276         pml4_entry_t *pml4e;
 277
 278         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
 279         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
 280                 return NULL;
 281         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
 282 }
 283
 284 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 285 static __inline pd_entry_t *
 286 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 287 {
 288         pd_entry_t *pde;
 289
 290         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
 291         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
 292 }
 293
 294 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 295 static __inline pd_entry_t *
 296 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 297 {
 298         pdp_entry_t *pdpe;
 299
 300         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
 301         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
 302                  return NULL;
 303         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
 304 }
 305
 306 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 307 static __inline pt_entry_t *
 308 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
 309 {
 310         pt_entry_t *pte;
 311
 312         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
 313         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 314 }
 315
 316 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 317 static __inline pt_entry_t *
 318 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 319 {
 320         pd_entry_t *pde;
 321
 322         pde = pmap_pde(pmap, va);
 323         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
 324                 return NULL;
 325         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
 326                 return ((pt_entry_t *)pde);
 327         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
 328 }
 329
 330
 331 #if JGV
 332 PMAP_INLINE pt_entry_t *
 333 vtopte(vm_offset_t va)
 334 {
 335         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
 336                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 337
 338         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
 339 }
 340
 341 static __inline pd_entry_t *
 342 vtopde(vm_offset_t va)
 343 {
 344         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
 345                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 346
 347         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
 348 }
 349 #else
 350 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
 351 vtopte(vm_offset_t va)
 352 {
 353         pt_entry_t *x;
 354         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 355         assert(x != NULL);
 356         return x;
 357 }
 358
 359 static __inline pd_entry_t *
 360 vtopde(vm_offset_t va)
 361 {
 362         pd_entry_t *x;
 363         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
 364         assert(x != NULL);
 365         return x;
 366 }
 367 #endif
 368
 369 static uint64_t
 370 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
 371 {
 372         uint64_t ret;
 373
 374         ret = *firstaddr;
 375 #if JGV
 376         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
 377 #endif
 378         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
 379         return (ret);
 380 }
 381
 382 static void
 383 create_dmap_vmm(vm_paddr_t *firstaddr)
 384 {
 385         void *stack_addr;
 386         int pml4_stack_index;
 387         int pdp_stack_index;
 388         int pd_stack_index;
 389         long i,j;
 390         int regs[4];
 391         int amd_feature;
 392
 393         uint64_t KPDP_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
 394         uint64_t KPDP_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 395         uint64_t KPD_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 396
 397         pml4_entry_t *KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 398         pdp_entry_t *KPDP_DMAP_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_DMAP_phys);
 399         pdp_entry_t *KPDP_VSTACK_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_VSTACK_phys);
 400         pd_entry_t *KPD_VSTACK_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_VSTACK_phys);
 401
 402         bzero(KPDP_DMAP_virt, NDMPML4E * PAGE_SIZE);
 403         bzero(KPDP_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 404         bzero(KPD_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 405
 406         do_cpuid(0x80000001, regs);
 407         amd_feature = regs[3];
 408
 409         /* Build the mappings for the first 512GB */
 410         if (amd_feature & AMDID_PAGE1GB) {
 411                 /* In pages of 1 GB, if supported */
 412                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 413                         KPDP_DMAP_virt[i] = ((uint64_t)i << PDPSHIFT);
 414                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 415                 }
 416         } else {
 417                 /* In page of 2MB, otherwise */
 418                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 419                         uint64_t KPD_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 420                         pd_entry_t *KPD_DMAP_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_DMAP_phys);
 421
 422                         bzero(KPD_DMAP_virt, PAGE_SIZE);
 423
 424                         KPDP_DMAP_virt[i] = KPD_DMAP_phys;
 425                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 426
 427                         /* For each PD, we have to allocate NPTEPG PT */
 428                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
 429                                 KPD_DMAP_virt[j] = (i << PDPSHIFT) | (j << PDRSHIFT);
 430                                 KPD_DMAP_virt[j] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 431                         }
 432                 }
 433         }
 434
 435         /* DMAP for the first 512G */
 436         KPML4virt[0] = KPDP_DMAP_phys;
 437         KPML4virt[0] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 438
 439         /* create a 2 MB map of the new stack */
 440         pml4_stack_index = (uint64_t)&stack_addr >> PML4SHIFT;
 441         KPML4virt[pml4_stack_index] = KPDP_VSTACK_phys;
 442         KPML4virt[pml4_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 443
 444         pdp_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PML4MASK) >> PDPSHIFT;
 445         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] = KPD_VSTACK_phys;
 446         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 447
 448         pd_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PDPMASK) >> PDRSHIFT;
 449         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] = (uint64_t) vkernel_stack;
 450         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_PS;
 451 }
 452
 453 static void
 454 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 455 {
 456         int i;
 457         pml4_entry_t *KPML4virt;
 458         pdp_entry_t *KPDPvirt;
 459         pd_entry_t *KPDvirt;
 460         pt_entry_t *KPTvirt;
 461         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
 462         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
 463         int kpdi = pmap_pde_index(ptov_offset);
 464
 465         /*
 466          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
 467          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
 468          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
 469          *
 470          * Maxmem is in pages.
 471          */
 472         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
 473         /*
 474          * Allocate pages
 475          */
 476         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
 477         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
 478         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
 479         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
 480
 481         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 482         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
 483         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
 484         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
 485
 486         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
 487         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
 488         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
 489         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
 490
 491         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
 492         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
 493                 KPDvirt[i + kpdi] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
 494                 KPDvirt[i + kpdi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 495         }
 496
 497         /* And connect up the PD to the PDP */
 498         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
 499                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
 500                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 501         }
 502
 503         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
 504         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
 505         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 506
 507         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
 508         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
 509         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
 514  */
 515 void
 516 pmap_page_init(struct vm_page *m)
 517 {
 518         vm_page_init(m);
 519         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 520 }
 521
 522 /*
 523  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 524  *
 525  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 526  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 527  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 528  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 529  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 530  *      (physical) address starting relative to 0]
 531  */
 532 void
 533 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 534 {
 535         vm_offset_t va;
 536         pt_entry_t *pte;
 537
 538         /*
 539          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
 540          */
 541         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
 542
 543         /* Create the DMAP for the VMM */
 544         if(vmm_enabled) {
 545                 create_dmap_vmm(firstaddr);
 546         }
 547
 548         virtual_start = KvaStart;
 549         virtual_end = KvaEnd;
 550
 551         /*
 552          * Initialize protection array.
 553          */
 554         i386_protection_init();
 555
 556         /*
 557          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 558          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 559          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 560          *
 561          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
 562          * for mmu pages.
 563          */
 564         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 565         kernel_pmap.pm_count = 1;
 566         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;  /* don't allow deactivation */
 567         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
 568         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
 569         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
 570         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
 571         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
 572
 573         /*
 574          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 575          * mapping of pages.
 576          */
 577 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 578         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 579
 580         va = virtual_start;
 581         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 582         /*
 583          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 584          */
 585         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 586
 587 #if JGV
 588         /*
 589          * Crashdump maps.
 590          */
 591         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 592 #endif
 593
 594         /*
 595          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 596          * /dev/mem.
 597          */
 598         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 599
 600         /*
 601          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 602          * XXX msgbufmap is not used.
 603          */
 604         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 605                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 606
 607         virtual_start = va;
 608
 609         *CMAP1 = 0;
 610         /* Not ready to do an invltlb yet for VMM*/
 611         if (!vmm_enabled)
 612                 cpu_invltlb();
 613
 614 }
 615
 616 /*
 617  *      Initialize the pmap module.
 618  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 619  *      system needs to map virtual memory.
 620  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 621  *      way, discontiguous physical memory.
 622  */
 623 void
 624 pmap_init(void)
 625 {
 626         int i;
 627         int initial_pvs;
 628
 629         /*
 630          * object for kernel page table pages
 631          */
 632         /* JG I think the number can be arbitrary */
 633         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
 634
 635         /*
 636          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 637          * pv_head_table.
 638          */
 639
 640         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 641                 vm_page_t m;
 642
 643                 m = &vm_page_array[i];
 644                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 645                 m->md.pv_list_count = 0;
 646         }
 647
 648         /*
 649          * init the pv free list
 650          */
 651         initial_pvs = vm_page_array_size;
 652         if (initial_pvs < MINPV)
 653                 initial_pvs = MINPV;
 654         pvzone = &pvzone_store;
 655         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
 656                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
 657         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 658                 initial_pvs);
 659
 660         /*
 661          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 662          */
 663         pmap_initialized = TRUE;
 664 }
 665
 666 /*
 667  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 668  * high water mark so that the system can recover from excessive
 669  * numbers of pv entries.
 670  */
 671 void
 672 pmap_init2(void)
 673 {
 674         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 675
 676         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 677         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 678         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 679         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 680         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
 681 }
 682
 683
 684 /***************************************************
 685  * Low level helper routines.....
 686  ***************************************************/
 687
 688 /*
 689  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
 690  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
 691  * be managed anyhow.
 692  *
 693  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
 694  * this function only applies to the kernel pmap.
 695  */
 696 static int
 697 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 698 {
 699         if (pmap != &kernel_pmap)
 700                 return 1;
 701         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 702                 return 1;
 703         else
 704                 return 0;
 705 }
 706
 707 /*
 708  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
 709  *
 710  * No requirements.
 711  */
 712 vm_paddr_t
 713 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 714 {
 715         vm_paddr_t rtval;
 716         pt_entry_t *pte;
 717         pd_entry_t pde, *pdep;
 718
 719         lwkt_gettoken(&vm_token);
 720         rtval = 0;
 721         pdep = pmap_pde(pmap, va);
 722         if (pdep != NULL) {
 723                 pde = *pdep;
 724                 if (pde) {
 725                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
 726                                 /* JGV */
 727                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 728                         } else {
 729                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
 730                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 731                         }
 732                 }
 733         }
 734         lwkt_reltoken(&vm_token);
 735         return rtval;
 736 }
 737
 738 /*
 739  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
 740  * vm_fault_page[_quick]().
 741  */
 742 vm_page_t
 743 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap __unused, vm_offset_t vaddr __unused,
 744                       vm_prot_t prot __unused)
 745 {
 746         return(NULL);
 747 }
 748
 749 /*
 750  *      Routine:        pmap_kextract
 751  *      Function:
 752  *              Extract the physical page address associated
 753  *              kernel virtual address.
 754  */
 755 vm_paddr_t
 756 pmap_kextract(vm_offset_t va)
 757 {
 758         pd_entry_t pde;
 759         vm_paddr_t pa;
 760
 761         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 762
 763         /*
 764          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
 765          */
 766 #if 0
 767         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
 768                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
 769         } else {
 770 #endif
 771                 pde = *vtopde(va);
 772                 if (pde & VPTE_PS) {
 773                         /* JGV */
 774                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 775                 } else {
 776                         /*
 777                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
 778                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
 779                          * be used to access the PTE because it would use the
 780                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
 781                          * because the page table page is preserved by the
 782                          * promotion.
 783                          */
 784                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
 785                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 786                 }
 787 #if 0
 788         }
 789 #endif
 790         return pa;
 791 }
 792
 793 /***************************************************
 794  * Low level mapping routines.....
 795  ***************************************************/
 796
 797 /*
 798  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
 799  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
 800  *
 801  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
 802  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
 803  */
 804 void
 805 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 806 {
 807         pt_entry_t *pte;
 808         pt_entry_t npte;
 809
 810         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 811         npte = pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 812         pte = vtopte(va);
 813         if (*pte & VPTE_V)
 814                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 815         *pte = npte;
 816 }
 817
 818 /*
 819  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
 820  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
 821  * by other cpus.
 822  *
 823  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
 824  * pmap_kenter_sync*() is called.
 825  */
 826 void
 827 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 828 {
 829         pt_entry_t *pte;
 830         pt_entry_t npte;
 831
 832         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 833
 834         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 835         pte = vtopte(va);
 836
 837         if (*pte & VPTE_V)
 838                 pmap_inval_pte_quick(pte, &kernel_pmap, va);
 839         *pte = npte;
 840 }
 841
 842 /*
 843  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
 844  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
 845  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
 846  *
 847  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
 848  */
 849 void
 850 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
 851 {
 852         cpu_invlpg((void *)va);
 853 }
 854
 855 /*
 856  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
 857  */
 858 void
 859 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 860 {
 861         pt_entry_t *pte;
 862
 863         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 864
 865         pte = vtopte(va);
 866         if (*pte & VPTE_V)
 867                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 868         *pte = 0;
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
 873  * only with this cpu.
 874  *
 875  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
 876  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
 877  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
 878  */
 879 void
 880 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
 881 {
 882         pt_entry_t *pte;
 883
 884         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 885
 886         pte = vtopte(va);
 887         if (*pte & VPTE_V)
 888                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
 889         *pte = 0;
 890 }
 891
 892 /*
 893  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 894  *      virtual address space.
 895  *
 896  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 897  *      specified memory.
 898  */
 899 vm_offset_t
 900 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 901 {
 902         return PHYS_TO_DMAP(start);
 903 }
 904
 905
 906 /*
 907  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
 908  */
 909 void
 910 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 911 {
 912         vm_offset_t end_va;
 913
 914         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 915         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 916
 917         while (va < end_va) {
 918                 pt_entry_t *pte;
 919
 920                 pte = vtopte(va);
 921                 if (*pte & VPTE_V)
 922                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 923                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 924                 va += PAGE_SIZE;
 925                 m++;
 926         }
 927 }
 928
 929 /*
 930  * Undo the effects of pmap_qenter*().
 931  */
 932 void
 933 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 934 {
 935         vm_offset_t end_va;
 936
 937         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 938         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 939
 940         while (va < end_va) {
 941                 pt_entry_t *pte;
 942
 943                 pte = vtopte(va);
 944                 if (*pte & VPTE_V)
 945                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 946                 *pte = 0;
 947                 va += PAGE_SIZE;
 948         }
 949 }
 950
 951 /*
 952  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
 953  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
 954  *
 955  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
 956  * the call should be made with a critical section held so the page's object
 957  * association remains valid on return.
 958  */
 959 static vm_page_t
 960 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
 961 {
 962         vm_page_t m;
 963
 964         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
 965         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
 966
 967         return(m);
 968 }
 969
 970 /*
 971  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
 972  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
 973  */
 974 void
 975 pmap_init_thread(thread_t td)
 976 {
 977         /* enforce pcb placement */
 978         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
 979         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
 980         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
 981 }
 982
 983 /*
 984  * This routine directly affects the fork perf for a process.
 985  */
 986 void
 987 pmap_init_proc(struct proc *p)
 988 {
 989 }
 990
 991 /***************************************************
 992  * Page table page management routines.....
 993  ***************************************************/
 994
 995 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 996                         vm_page_t m);
 997
 998 /*
 999  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1000  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1001  *
1002  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
1003  * on the page.
1004  */
1005 static int
1006 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1007 {
1008         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
1009         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1010                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1011
1012         if (m->hold_count == 1) {
1013                 /*
1014                  * Unmap the page table page.
1015                  */
1016                 //abort(); /* JG */
1017                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
1018
1019                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1020                         /* PDP page */
1021                         pml4_entry_t *pml4;
1022                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1023                         *pml4 = 0;
1024                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1025                         /* PD page */
1026                         pdp_entry_t *pdp;
1027                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1028                         *pdp = 0;
1029                 } else {
1030                         /* PT page */
1031                         pd_entry_t *pd;
1032                         pd = pmap_pde(pmap, va);
1033                         *pd = 0;
1034                 }
1035
1036                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1037                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1038
1039                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1040                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1041
1042                 if (m->pindex < NUPDE) {
1043                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1044                         vm_page_t pdpg;
1045
1046                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1047                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
1048                 }
1049                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1050                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1051                         vm_page_t pdppg;
1052
1053                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1054                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
1055                 }
1056
1057                 /*
1058                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1059                  * after we decrement wire_count.
1060                  *
1061                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1062                  * multiple wire counts.
1063                  */
1064                 vm_page_unhold(m);
1065                 --m->wire_count;
1066                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1067                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1068                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1069                 vm_page_flash(m);
1070                 vm_page_free_zero(m);
1071                 return 1;
1072         } else {
1073                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1074                 vm_page_unhold(m);
1075                 vm_page_wakeup(m);
1076                 return 0;
1077         }
1078 }
1079
1080 static __inline int
1081 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1082 {
1083         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1084         if (m->hold_count > 1) {
1085                 vm_page_unhold(m);
1086                 return 0;
1087         } else {
1088                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1089         }
1090 }
1091
1092 /*
1093  * After removing a page table entry, this routine is used to
1094  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1095  */
1096 static int
1097 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1098 {
1099         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1100         vm_pindex_t ptepindex;
1101
1102         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1103
1104         if (mpte == NULL) {
1105                 /*
1106                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1107                  */
1108                 if (pmap == &kernel_pmap)
1109                         return(0);
1110                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1111                 if (pmap->pm_ptphint &&
1112                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1113                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1114                 } else {
1115                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1116                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1117                         vm_page_wakeup(mpte);
1118                 }
1119         }
1120
1121         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1126  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1127  *
1128  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1129  * space, never kernel address space.
1130  */
1131 void
1132 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1133 {
1134         pmap_pinit(pmap);
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1139  * such as one in a vmspace structure.
1140  */
1141 void
1142 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1143 {
1144         vm_page_t ptdpg;
1145
1146         /*
1147          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1148          * page directory table.
1149          */
1150         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1151                 pmap->pm_pml4 =
1152                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1153         }
1154
1155         /*
1156          * Allocate an object for the ptes
1157          */
1158         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1159                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1160
1161         /*
1162          * Allocate the page directory page, unless we already have
1163          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1164          * already be set appropriately.
1165          */
1166         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1167                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj,
1168                                      NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1169                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1170                                      VM_ALLOC_ZERO);
1171                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1172                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1173                 vm_page_wire(ptdpg);
1174                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1175                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1176         }
1177         pmap->pm_count = 1;
1178         pmap->pm_active = 0;
1179         pmap->pm_ptphint = NULL;
1180         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1181         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1182         spin_init(&pmap->pm_spin);
1183         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1184         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1185         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1190  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1191  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1192  * of cleanup work to do here.
1193  *
1194  * No requirements.
1195  */
1196 void
1197 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1198 {
1199         vm_page_t p;
1200
1201         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1202         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1203                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1204                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1205                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1206                 p->wire_count--;
1207                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1208                 vm_page_free_zero(p);
1209                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1210         }
1211         if (pmap->pm_pml4) {
1212                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1213                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1214         }
1215         if (pmap->pm_pteobj) {
1216                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1217                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1218         }
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1223  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1224  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1225  * then copies the template.
1226  *
1227  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1228  *
1229  * No requirements.
1230  */
1231 void
1232 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1233 {
1234         spin_lock(&pmap_spin);
1235         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1236         spin_unlock(&pmap_spin);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1241  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1242  *
1243  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1244  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1245  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1246  */
1247 static int
1248 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1249 {
1250         /*
1251          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1252          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1253          * might as well be placed directly into the zero queue.
1254          */
1255         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1256                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1257                 return 0;
1258         }
1259
1260         /*
1261          * Remove the page table page from the processes address space.
1262          */
1263         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1264                 /*
1265                  * We are the pml4 table itself.
1266                  */
1267                 /* XXX anything to do here? */
1268         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1269                 /*
1270                  * We are a PDP page.
1271                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1272                  */
1273                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1274                 KKASSERT(m4 != NULL);
1275                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1276                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1277                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1278                 pml4[idx] = 0;
1279                 m4->hold_count--;
1280                 /* JG What about wire_count? */
1281         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1282                 /*
1283                  * We are a PD page.
1284                  * We look for the PDP entry that points to us.
1285                  */
1286                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1287                 KKASSERT(m3 != NULL);
1288                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1289                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1290                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1291                 pdp[idx] = 0;
1292                 m3->hold_count--;
1293                 /* JG What about wire_count? */
1294         } else {
1295                 /* We are a PT page.
1296                  * We look for the PD entry that points to us.
1297                  */
1298                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1299                 KKASSERT(m2 != NULL);
1300                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1301                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1302                 pd[idx] = 0;
1303                 m2->hold_count--;
1304                 /* JG What about wire_count? */
1305         }
1306         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1307         --pmap->pm_stats.resident_count;
1308
1309         if (p->hold_count)  {
1310                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1311         }
1312         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1313                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1314
1315         /*
1316          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1317          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1318          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1319          */
1320         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1321                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1322                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1323                 vm_page_wakeup(p);
1324         } else {
1325                 abort();
1326                 p->wire_count--;
1327                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1328                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1329                 vm_page_free(p);
1330         }
1331         return 1;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * this routine is called if the page table page is not
1336  * mapped correctly.
1337  */
1338 static vm_page_t
1339 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1340 {
1341         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1342
1343         /*
1344          * Find or fabricate a new pagetable page.  Handle allocation
1345          * races by checking m->valid.
1346          */
1347         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1348                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1349
1350         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1351                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1352
1353         /*
1354          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1355          * the caller.
1356          */
1357         m->hold_count++;
1358         vm_page_wire(m);
1359
1360         /*
1361          * Map the pagetable page into the process address space, if
1362          * it isn't already there.
1363          */
1364         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1365
1366         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1367                 pml4_entry_t *pml4;
1368                 vm_pindex_t pml4index;
1369
1370                 /* Wire up a new PDP page */
1371                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1372                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1373                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
1374                     VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1375                     VPTE_A | VPTE_M;
1376         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1377                 vm_pindex_t pml4index;
1378                 vm_pindex_t pdpindex;
1379                 pml4_entry_t *pml4;
1380                 pdp_entry_t *pdp;
1381
1382                 /* Wire up a new PD page */
1383                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1384                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1385
1386                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1387                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1388                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1389                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1390                              == NULL) {
1391                                 --m->wire_count;
1392                                 vm_page_free(m);
1393                                 return (NULL);
1394                         }
1395                 } else {
1396                         /* Add reference to the PDP page */
1397                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1398                         pdppg->hold_count++;
1399                 }
1400                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1401
1402                 /* Now find the pdp page */
1403                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1404                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1405                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1406                        VPTE_A | VPTE_M;
1407         } else {
1408                 vm_pindex_t pml4index;
1409                 vm_pindex_t pdpindex;
1410                 pml4_entry_t *pml4;
1411                 pdp_entry_t *pdp;
1412                 pd_entry_t *pd;
1413
1414                 /* Wire up a new PT page */
1415                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1416                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1417
1418                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1419                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1420                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1421                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1422                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1423                          * the missing PDP page and will also allocate
1424                          * the PD page we need.
1425                          */
1426                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1427                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1428                              == NULL) {
1429                                 --m->wire_count;
1430                                 vm_page_free(m);
1431                                 return (NULL);
1432                         }
1433                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1434                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1435                 } else {
1436                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1437                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1438                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1439                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1440                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1441                                      == NULL) {
1442                                         --m->wire_count;
1443                                         vm_page_free(m);
1444                                         return (NULL);
1445                                 }
1446                         } else {
1447                                 /* Add reference to the PD page */
1448                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1449                                 pdpg->hold_count++;
1450                         }
1451                 }
1452                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1453
1454                 /* Now we know where the page directory page is */
1455                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1456                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1457                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1458                       VPTE_A | VPTE_M;
1459         }
1460
1461         /*
1462          * Set the page table hint
1463          */
1464         pmap->pm_ptphint = m;
1465         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1466         vm_page_wakeup(m);
1467
1468         return m;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1473  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1474  *
1475  * Only used with user pmaps.
1476  */
1477 static vm_page_t
1478 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1479 {
1480         vm_pindex_t ptepindex;
1481         pd_entry_t *pd;
1482         vm_page_t m;
1483
1484         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1485
1486         /*
1487          * Calculate pagetable page index
1488          */
1489         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1490
1491         /*
1492          * Get the page directory entry
1493          */
1494         pd = pmap_pde(pmap, va);
1495
1496         /*
1497          * This supports switching from a 2MB page to a
1498          * normal 4K page.
1499          */
1500         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1501                 panic("no promotion/demotion yet");
1502                 *pd = 0;
1503                 pd = NULL;
1504                 /*cpu_invltlb();*/
1505                 /*smp_invltlb();*/
1506         }
1507
1508         /*
1509          * If the page table page is mapped, we just increment the
1510          * hold count, and activate it.
1511          */
1512         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1513                 /* YYY hint is used here on i386 */
1514                 m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1515                 pmap->pm_ptphint = m;
1516                 vm_page_hold(m);
1517                 vm_page_wakeup(m);
1518                 return m;
1519         }
1520         /*
1521          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1522          */
1523         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1524 }
1525
1526
1527 /***************************************************
1528  * Pmap allocation/deallocation routines.
1529  ***************************************************/
1530
1531 /*
1532  * Release any resources held by the given physical map.
1533  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1534  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1535  *
1536  * Caller must hold pmap->pm_token
1537  */
1538 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1539
1540 void
1541 pmap_release(struct pmap *pmap)
1542 {
1543         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1544         struct rb_vm_page_scan_info info;
1545
1546         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1547
1548 #if defined(DIAGNOSTIC)
1549         if (object->ref_count != 1)
1550                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1551 #endif
1552
1553         info.pmap = pmap;
1554         info.object = object;
1555
1556         spin_lock(&pmap_spin);
1557         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1558         spin_unlock(&pmap_spin);
1559
1560         vm_object_hold(object);
1561         do {
1562                 info.error = 0;
1563                 info.mpte = NULL;
1564                 info.limit = object->generation;
1565
1566                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1567                                         pmap_release_callback, &info);
1568                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1569                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1570                                 info.error = 1;
1571                 }
1572         } while (info.error);
1573         vm_object_drop(object);
1574 }
1575
1576 static int
1577 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1578 {
1579         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1580
1581         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1582                 info->mpte = p;
1583                 return(0);
1584         }
1585         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1586                 info->error = 1;
1587                 return(-1);
1588         }
1589         if (info->object->generation != info->limit) {
1590                 info->error = 1;
1591                 return(-1);
1592         }
1593         return(0);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1598  *
1599  * No requirements.
1600  */
1601 void
1602 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1603 {
1604         vm_offset_t addr;
1605         vm_paddr_t paddr;
1606         vm_offset_t ptppaddr;
1607         vm_page_t nkpg;
1608         pd_entry_t *pde, newpdir;
1609         pdp_entry_t newpdp;
1610
1611         addr = kend;
1612
1613         vm_object_hold(kptobj);
1614         if (kernel_vm_end == 0) {
1615                 kernel_vm_end = KvaStart;
1616                 nkpt = 0;
1617                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1618                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1619                         nkpt++;
1620                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1621                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1622                                 break;
1623                         }
1624                 }
1625         }
1626         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1627         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1628                 addr = kernel_map.max_offset;
1629         while (kernel_vm_end < addr) {
1630                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1631                 if (pde == NULL) {
1632                         /* We need a new PDP entry */
1633                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1634                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1635                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1636                         if (nkpg == NULL) {
1637                                 panic("pmap_growkernel: no memory to "
1638                                       "grow kernel");
1639                         }
1640                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1641                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1642                                 pmap_zero_page(paddr);
1643                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1644                         newpdp = (pdp_entry_t)(paddr |
1645                             VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1646                             VPTE_A | VPTE_M);
1647                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1648                         nkpt++;
1649                         continue; /* try again */
1650                 }
1651                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1652                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1653                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1654                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1655                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1656                                 break;
1657                         }
1658                         continue;
1659                 }
1660
1661                 /*
1662                  * This index is bogus, but out of the way
1663                  */
1664                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1665                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1666                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1667                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1668                 if (nkpg == NULL)
1669                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1670
1671                 vm_page_wire(nkpg);
1672                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1673                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1674                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1675                 newpdir = (pd_entry_t)(ptppaddr |
1676                     VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1677                     VPTE_A | VPTE_M);
1678                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1679                 nkpt++;
1680
1681                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1682                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1683                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1684                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1685                         break;
1686                 }
1687         }
1688         vm_object_drop(kptobj);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Add a reference to the specified pmap.
1693  *
1694  * No requirements.
1695  */
1696 void
1697 pmap_reference(pmap_t pmap)
1698 {
1699         if (pmap) {
1700                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1701                 ++pmap->pm_count;
1702                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1703         }
1704 }
1705
1706 /************************************************************************
1707  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1708  ************************************************************************
1709  *
1710  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1711  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1712  * calls to the real kernel.
1713  */
1714 void
1715 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1716 {
1717         int r;
1718         void *rp;
1719         vpte_t vpte;
1720
1721         /*
1722          * If VMM enable, don't do nothing, we
1723          * are able to use real page tables
1724          */
1725         if (vmm_enabled)
1726                 return;
1727
1728 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1729
1730         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1731                 panic("vmspace_create() failed");
1732
1733         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1734                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1735                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1736                           MemImageFd, 0);
1737         if (rp == MAP_FAILED)
1738                 panic("vmspace_mmap: failed");
1739         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1740                          MADV_NOSYNC, 0);
1741         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
1742         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1743                              MADV_SETMAP, vpte);
1744         if (r < 0)
1745                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1746 }
1747
1748 void
1749 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1750 {
1751         /*
1752          * If VMM enable, don't do nothing, we
1753          * are able to use real page tables
1754          */
1755         if (vmm_enabled)
1756                 return;
1757
1758         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1759                 panic("vmspace_destroy() failed");
1760 }
1761
1762 /***************************************************
1763 * page management routines.
1764  ***************************************************/
1765
1766 /*
1767  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1768  * called from an interrupt.
1769  */
1770 static __inline void
1771 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1772 {
1773         pv_entry_count--;
1774         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1775         zfree(pvzone, pv);
1776 }
1777
1778 /*
1779  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1780  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1781  */
1782 static pv_entry_t
1783 get_pv_entry(void)
1784 {
1785         pv_entry_count++;
1786         if (pv_entry_high_water &&
1787                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1788                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1789                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1790                 wakeup(&vm_pages_needed);
1791         }
1792         return zalloc(pvzone);
1793 }
1794
1795 /*
1796  * This routine is very drastic, but can save the system
1797  * in a pinch.
1798  *
1799  * No requirements.
1800  */
1801 void
1802 pmap_collect(void)
1803 {
1804         int i;
1805         vm_page_t m;
1806         static int warningdone=0;
1807
1808         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1809                 return;
1810         lwkt_gettoken(&vm_token);
1811         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1812
1813         if (warningdone < 5) {
1814                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1815                 warningdone++;
1816         }
1817
1818         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1819                 m = &vm_page_array[i];
1820                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1821                         continue;
1822                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1823                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1824                                 pmap_remove_all(m);
1825                         }
1826                         vm_page_wakeup(m);
1827                 }
1828         }
1829         lwkt_reltoken(&vm_token);
1830 }
1831
1832
1833 /*
1834  * If it is the first entry on the list, it is actually
1835  * in the header and we must copy the following entry up
1836  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1837  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1838  *
1839  * caller must hold vm_token.
1840  */
1841 static int
1842 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1843 {
1844         pv_entry_t pv;
1845         int rtval;
1846
1847         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1848                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1849                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1850                                 break;
1851                 }
1852         } else {
1853                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1854                         if (va == pv->pv_va)
1855                                 break;
1856                 }
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1861          * managed, even if the page being removed IS managed.
1862          */
1863         rtval = 0;
1864         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1865         if (pv) {
1866                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1867                 m->md.pv_list_count--;
1868                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1869                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1870                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1871                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1872                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1873                 ++pmap->pm_generation;
1874                 KKASSERT(pmap->pm_pteobj != NULL);
1875                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1876                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1877                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1878                 free_pv_entry(pv);
1879         }
1880         return rtval;
1881 }
1882
1883 /*
1884  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1885  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1886  */
1887 static void
1888 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1889 {
1890         pv_entry_t pv;
1891
1892         crit_enter();
1893         pv = get_pv_entry();
1894         pv->pv_va = va;
1895         pv->pv_pmap = pmap;
1896         pv->pv_ptem = mpte;
1897
1898         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1899         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1900         m->md.pv_list_count++;
1901         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1902
1903         crit_exit();
1904 }
1905
1906 /*
1907  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1908  */
1909 static int
1910 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1911 {
1912         pt_entry_t oldpte;
1913         vm_page_t m;
1914
1915         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1916         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1917                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1918         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1919
1920 #if 0
1921         /*
1922          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1923          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1924          * the SMP case.
1925          */
1926         if (oldpte & PG_G)
1927                 cpu_invlpg((void *)va);
1928 #endif
1929         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1930         --pmap->pm_stats.resident_count;
1931         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1932                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1933                 if (oldpte & VPTE_M) {
1934 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1935                         if (pmap_nw_modified(oldpte)) {
1936                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1937                                         "writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1938                                         va, oldpte);
1939                         }
1940 #endif
1941                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1942                                 vm_page_dirty(m);
1943                 }
1944                 if (oldpte & VPTE_A)
1945                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1946                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1947         } else {
1948                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1949         }
1950
1951         return 0;
1952 }
1953
1954 /*
1955  * pmap_remove_page:
1956  *
1957  *      Remove a single page from a process address space.
1958  *
1959  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1960  *      not kernel_pmap.
1961  */
1962 static void
1963 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1964 {
1965         pt_entry_t *pte;
1966
1967         pte = pmap_pte(pmap, va);
1968         if (pte == NULL)
1969                 return;
1970         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
1971                 return;
1972         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1973 }
1974
1975 /*
1976  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1977  *
1978  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
1979  * the page size.
1980  *
1981  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1982  * not kernel_pmap.
1983  *
1984  * No requirements.
1985  */
1986 void
1987 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1988 {
1989         vm_offset_t va_next;
1990         pml4_entry_t *pml4e;
1991         pdp_entry_t *pdpe;
1992         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1993         pt_entry_t *pte;
1994
1995         if (pmap == NULL)
1996                 return;
1997
1998         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1999         lwkt_gettoken(&vm_token);
2000         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
2001         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2002                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2003                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2004                 return;
2005         }
2006
2007         /*
2008          * special handling of removing one page.  a very
2009          * common operation and easy to short circuit some
2010          * code.
2011          */
2012         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2013                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2014                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
2015                         pmap_remove_page(pmap, sva);
2016                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2017                         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2018                         return;
2019                 }
2020         }
2021
2022         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2023                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2024                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2025                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2026                         if (va_next < sva)
2027                                 va_next = eva;
2028                         continue;
2029                 }
2030
2031                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2032                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2033                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2034                         if (va_next < sva)
2035                                 va_next = eva;
2036                         continue;
2037                 }
2038
2039                 /*
2040                  * Calculate index for next page table.
2041                  */
2042                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2043                 if (va_next < sva)
2044                         va_next = eva;
2045
2046                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2047                 ptpaddr = *pde;
2048
2049                 /*
2050                  * Weed out invalid mappings.
2051                  */
2052                 if (ptpaddr == 0)
2053                         continue;
2054
2055                 /*
2056                  * Check for large page.
2057                  */
2058                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2059                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2060                         KKASSERT(*pde != 0);
2061                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
2062                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2063                         continue;
2064                 }
2065
2066                 /*
2067                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2068                  * by the current page table page, or to the end of the
2069                  * range being removed.
2070                  */
2071                 if (va_next > eva)
2072                         va_next = eva;
2073
2074                 /*
2075                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2076                  */
2077                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2078                     sva += PAGE_SIZE) {
2079                         if (*pte == 0)
2080                                 continue;
2081                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
2082                                 break;
2083                 }
2084         }
2085         lwkt_reltoken(&vm_token);
2086         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2087 }
2088
2089 /*
2090  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2091  * Reflects back modify bits to the pager.
2092  *
2093  * This routine may not be called from an interrupt.
2094  *
2095  * No requirements.
2096  */
2097 static void
2098 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2099 {
2100         pt_entry_t *pte, tpte;
2101         pv_entry_t pv;
2102
2103 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2104         /*
2105          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2106          * pages!
2107          */
2108         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2109                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2110         }
2111 #endif
2112
2113         lwkt_gettoken(&vm_token);
2114         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2115                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2116                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2117
2118                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2119                 KKASSERT(pte != NULL);
2120
2121                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2122                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2123                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2124                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2125
2126                 if (tpte & VPTE_A)
2127                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2128
2129                 /*
2130                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2131                  */
2132                 if (tpte & VPTE_M) {
2133 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2134                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2135                                 kprintf(
2136         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2137                                     pv->pv_va, tpte);
2138                         }
2139 #endif
2140                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2141                                 vm_page_dirty(m);
2142                 }
2143                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2144                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2145                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2146                 m->md.pv_list_count--;
2147                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2148                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2149                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2150                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2151                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2152                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2153                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2154                 free_pv_entry(pv);
2155         }
2156         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2157         lwkt_reltoken(&vm_token);
2158 }
2159
2160 /*
2161  * Set the physical protection on the specified range of this map
2162  * as requested.
2163  *
2164  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2165  * not the kernel_pmap.
2166  *
2167  * No requirements.
2168  */
2169 void
2170 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2171 {
2172         vm_offset_t va_next;
2173         pml4_entry_t *pml4e;
2174         pdp_entry_t *pdpe;
2175         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2176         pt_entry_t *pte;
2177
2178         /* JG review for NX */
2179
2180         if (pmap == NULL)
2181                 return;
2182
2183         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2184                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2185                 return;
2186         }
2187
2188         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2189                 return;
2190
2191         lwkt_gettoken(&vm_token);
2192
2193         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2194
2195                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2196                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2197                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2198                         if (va_next < sva)
2199                                 va_next = eva;
2200                         continue;
2201                 }
2202
2203                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2204                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2205                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2206                         if (va_next < sva)
2207                                 va_next = eva;
2208                         continue;
2209                 }
2210
2211                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2212                 if (va_next < sva)
2213                         va_next = eva;
2214
2215                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2216                 ptpaddr = *pde;
2217
2218                 /*
2219                  * Check for large page.
2220                  */
2221                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2222                         /* JG correct? */
2223                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2224                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2225                         continue;
2226                 }
2227
2228                 /*
2229                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2230                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2231                  */
2232                 if (ptpaddr == 0)
2233                         continue;
2234
2235                 if (va_next > eva)
2236                         va_next = eva;
2237
2238                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2239                     sva += PAGE_SIZE) {
2240                         pt_entry_t pbits;
2241                         vm_page_t m;
2242
2243                         /*
2244                          * Clean managed pages and also check the accessed
2245                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2246                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2247                          * access will force a fault rather then setting
2248                          * the modified bit at an unexpected time.
2249                          */
2250                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2251                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2252                                 m = NULL;
2253                                 if (pbits & VPTE_A) {
2254                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2255                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2256                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2257                                 }
2258                                 if (pbits & VPTE_M) {
2259                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2260                                                 if (m == NULL)
2261                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2262                                                 vm_page_dirty(m);
2263                                         }
2264                                 }
2265                         } else {
2266                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2267                         }
2268                 }
2269         }
2270         lwkt_reltoken(&vm_token);
2271 }
2272
2273 /*
2274  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2275  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2276  *
2277  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2278  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2279  *
2280  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2281  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2282  *
2283  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2284  * kernel_pmap.
2285  *
2286  * No requirements.
2287  */
2288 void
2289 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2290            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
2291 {
2292         vm_paddr_t pa;
2293         pd_entry_t *pde;
2294         pt_entry_t *pte;
2295         vm_paddr_t opa;
2296         pt_entry_t origpte, newpte;
2297         vm_page_t mpte;
2298
2299         if (pmap == NULL)
2300                 return;
2301
2302         va = trunc_page(va);
2303
2304         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2305         lwkt_gettoken(&vm_token);
2306
2307         /*
2308          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2309          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2310          */
2311         if (pmap == &kernel_pmap)
2312                 mpte = NULL;
2313         else
2314                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2315
2316         pde = pmap_pde(pmap, va);
2317         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2318                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2319                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2320                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2321         } else {
2322                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2323         }
2324
2325         KKASSERT(pte != NULL);
2326         /*
2327          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2328          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2329          * if an attempt is made to write to the page.
2330          */
2331         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2332         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2333         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2334
2335         if (origpte & VPTE_PS)
2336                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2337
2338         /*
2339          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2340          */
2341         if (origpte && (opa == pa)) {
2342                 /*
2343                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2344                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2345                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2346                  * the PT page will be also.
2347                  */
2348                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2349                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2350                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2351                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2352
2353                 /*
2354                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2355                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2356                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2357                  * bits below.
2358                  */
2359                 if (mpte)
2360                         mpte->hold_count--;
2361
2362                 /*
2363                  * We might be turning off write access to the page,
2364                  * so we go ahead and sense modify status.
2365                  */
2366                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2367                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2368                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2369                                 vm_page_t om;
2370                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2371                                 vm_page_dirty(om);
2372                         }
2373                         pa |= VPTE_MANAGED;
2374                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2375                 }
2376                 goto validate;
2377         }
2378         /*
2379          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2380          * handle validating new mapping.
2381          */
2382         if (opa) {
2383                 int err;
2384                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2385                 if (err)
2386                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2387         }
2388
2389         /*
2390          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2391          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2392          * called at interrupt time.
2393          */
2394         if (pmap_initialized &&
2395             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2396                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2397                 pa |= VPTE_MANAGED;
2398                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2399         }
2400
2401         /*
2402          * Increment counters
2403          */
2404         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2405         if (wired)
2406                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2407
2408 validate:
2409         /*
2410          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2411          */
2412         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V | VPTE_U);
2413
2414         if (wired)
2415                 newpte |= VPTE_WIRED;
2416 //      if (pmap != &kernel_pmap)
2417                 newpte |= VPTE_U;
2418
2419         /*
2420          * If the mapping or permission bits are different from the
2421          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2422          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2423          * to do now is update the bits.
2424          *
2425          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2426          * fault?
2427          */
2428         if ((origpte & ~(VPTE_RW|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2429                 *pte = newpte | VPTE_A;
2430                 if (newpte & VPTE_RW)
2431                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2432         }
2433         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2434         lwkt_reltoken(&vm_token);
2435         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2436 }
2437
2438 /*
2439  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2440  *
2441  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2442  *
2443  * No requirements.
2444  */
2445 void
2446 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2447 {
2448         pt_entry_t *pte;
2449         vm_paddr_t pa;
2450         vm_page_t mpte;
2451         vm_pindex_t ptepindex;
2452         pd_entry_t *ptepa;
2453
2454         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2455
2456         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2457
2458         /*
2459          * Calculate pagetable page index
2460          */
2461         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2462
2463         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2464         lwkt_gettoken(&vm_token);
2465
2466         do {
2467                 /*
2468                  * Get the page directory entry
2469                  */
2470                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2471
2472                 /*
2473                  * If the page table page is mapped, we just increment
2474                  * the hold count, and activate it.
2475                  */
2476                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2477                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2478                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2479                         if (pmap->pm_ptphint &&
2480                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2481                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2482                         } else {
2483                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2484                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2485                                 vm_page_wakeup(mpte);
2486                         }
2487                         if (mpte)
2488                                 mpte->hold_count++;
2489                 } else {
2490                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2491                 }
2492         } while (mpte == NULL);
2493
2494         /*
2495          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2496          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2497          * just return.
2498          */
2499         pte = pmap_pte(pmap, va);
2500         if (*pte & VPTE_V) {
2501                 KKASSERT(mpte != NULL);
2502                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2503                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2504                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2505                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2506                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2507                 return;
2508         }
2509
2510         /*
2511          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2512          */
2513         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2514                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2515                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2516         }
2517
2518         /*
2519          * Increment counters
2520          */
2521         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2522
2523         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2524
2525         /*
2526          * Now validate mapping with RO protection
2527          */
2528         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2529                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2530         else
2531                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2532         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2533         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2534         lwkt_reltoken(&vm_token);
2535         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2540  * to be used for panic dumps.
2541  *
2542  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2543  */
2544 void *
2545 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2546 {
2547         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2548         return ((void *)crashdumpmap);
2549 }
2550
2551 #define MAX_INIT_PT (96)
2552
2553 /*
2554  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2555  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2556  * immediately after an mmap.
2557  *
2558  * No requirements.
2559  */
2560 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2561
2562 void
2563 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2564                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2565                     vm_size_t size, int limit)
2566 {
2567         struct rb_vm_page_scan_info info;
2568         struct lwp *lp;
2569         vm_size_t psize;
2570
2571         /*
2572          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2573          * or object.
2574          */
2575         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2576                 return;
2577
2578         /*
2579          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2580          */
2581         lp = curthread->td_lwp;
2582         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2583                 return;
2584
2585         psize = x86_64_btop(size);
2586
2587         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2588                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2589                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2590                 return;
2591         }
2592
2593         if (psize + pindex > object->size) {
2594                 if (object->size < pindex)
2595                         return;
2596                 psize = object->size - pindex;
2597         }
2598
2599         if (psize == 0)
2600                 return;
2601
2602         /*
2603          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2604          * any valid pages found into the pmap.
2605          *
2606          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2607          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2608          */
2609         info.start_pindex = pindex;
2610         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2611         info.limit = limit;
2612         info.mpte = NULL;
2613         info.addr = addr;
2614         info.pmap = pmap;
2615
2616         vm_object_hold_shared(object);
2617         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2618                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2619         vm_object_drop(object);
2620 }
2621
2622 static
2623 int
2624 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2625 {
2626         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2627         vm_pindex_t rel_index;
2628         /*
2629          * don't allow an madvise to blow away our really
2630          * free pages allocating pv entries.
2631          */
2632         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2633                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2634                     return(-1);
2635         }
2636
2637         /*
2638          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2639          * busy (while holding the object token).
2640          */
2641         if (p->flags & PG_MARKER)
2642                 return 0;
2643         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2644                 return 0;
2645         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2646             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2647                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2648                         vm_page_deactivate(p);
2649                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2650                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2651                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2652         }
2653         vm_page_wakeup(p);
2654         return(0);
2655 }
2656
2657 /*
2658  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2659  * pre-fault the specified address.
2660  *
2661  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2662  * pte is already loaded into the slot.
2663  *
2664  * No requirements.
2665  */
2666 int
2667 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2668 {
2669         pt_entry_t *pte;
2670         pd_entry_t *pde;
2671         int ret;
2672
2673         lwkt_gettoken(&vm_token);
2674         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2675         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2676                 ret = 0;
2677         } else {
2678                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2679                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2680         }
2681         lwkt_reltoken(&vm_token);
2682         return (ret);
2683 }
2684
2685 /*
2686  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2687  *
2688  * The mapping must already exist in the pmap.
2689  * No other requirements.
2690  */
2691 void
2692 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
2693                    vm_map_entry_t entry __unused)
2694 {
2695         pt_entry_t *pte;
2696
2697         if (pmap == NULL)
2698                 return;
2699
2700         lwkt_gettoken(&vm_token);
2701         pte = pmap_pte(pmap, va);
2702
2703         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2704                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2705         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2706                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2707
2708         /*
2709          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2710          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2711          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2712          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2713          * wiring changes.
2714          */
2715         if (wired)
2716                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2717         else
2718                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2719         lwkt_reltoken(&vm_token);
2720 }
2721
2722 /*
2723  *      Copy the range specified by src_addr/len
2724  *      from the source map to the range dst_addr/len
2725  *      in the destination map.
2726  *
2727  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2728  */
2729 void
2730 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2731         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2732 {
2733         /*
2734          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2735          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2736          * be the case.
2737          *
2738          * FIXME!
2739          */
2740         return;
2741 }
2742
2743 /*
2744  * pmap_zero_page:
2745  *
2746  *      Zero the specified physical page.
2747  *
2748  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2749  *      required.
2750  */
2751 void
2752 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2753 {
2754         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2755
2756         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2757 }
2758
2759 /*
2760  * pmap_page_assertzero:
2761  *
2762  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2763  */
2764 void
2765 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2766 {
2767         int i;
2768
2769         crit_enter();
2770         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2771
2772         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(int)) {
2773             if (*(int *)((char *)virt + i) != 0) {
2774                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!",
2775                     (void *)virt);
2776             }
2777         }
2778         crit_exit();
2779 }
2780
2781 /*
2782  * pmap_zero_page:
2783  *
2784  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2785  *      its contents with bzero.
2786  *
2787  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2788  */
2789 void
2790 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2791 {
2792         crit_enter();
2793         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2794         bzero((char *)virt + off, size);
2795         crit_exit();
2796 }
2797
2798 /*
2799  * pmap_copy_page:
2800  *
2801  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2802  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2803  *      is required.
2804  */
2805 void
2806 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2807 {
2808         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2809
2810         crit_enter();
2811         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2812         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2813         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2814         crit_exit();
2815 }
2816
2817 /*
2818  * pmap_copy_page_frag:
2819  *
2820  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2821  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2822  *      is required.
2823  */
2824 void
2825 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2826 {
2827         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2828
2829         crit_enter();
2830         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2831         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2832         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2833               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2834               bytes);
2835         crit_exit();
2836 }
2837
2838 /*
2839  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2840  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2841  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2842  * subset of pmaps for proper page aging.
2843  *
2844  * No other requirements.
2845  */
2846 boolean_t
2847 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2848 {
2849         pv_entry_t pv;
2850         int loops = 0;
2851
2852         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2853                 return FALSE;
2854
2855         crit_enter();
2856         lwkt_gettoken(&vm_token);
2857
2858         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2859                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2860                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2861                         crit_exit();
2862                         return TRUE;
2863                 }
2864                 loops++;
2865                 if (loops >= 16)
2866                         break;
2867         }
2868         lwkt_reltoken(&vm_token);
2869         crit_exit();
2870         return (FALSE);
2871 }
2872
2873 /*
2874  * Remove all pages from specified address space this aids process
2875  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2876  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2877  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2878  * of running down an entire address space.
2879  *
2880  * No other requirements.
2881  */
2882 void
2883 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2884 {
2885         pt_entry_t *pte, tpte;
2886         pv_entry_t pv, npv;
2887         vm_page_t m;
2888         int save_generation;
2889
2890         if (pmap->pm_pteobj)
2891                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2892         lwkt_gettoken(&vm_token);
2893
2894         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2895                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2896                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2897                         continue;
2898                 }
2899
2900                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2901
2902                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2903
2904                 /*
2905                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2906                  * at this time
2907                  */
2908                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2909                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2910                         continue;
2911                 }
2912                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2913
2914                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
2915
2916                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2917                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2918
2919                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2920                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2921
2922                 /*
2923                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2924                  */
2925                 if (tpte & VPTE_M) {
2926                         vm_page_dirty(m);
2927                 }
2928
2929                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2930                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2931                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2932
2933                 m->md.pv_list_count--;
2934                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2935                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2936                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2937                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2938
2939                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2940                 free_pv_entry(pv);
2941
2942                 /*
2943                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2944                  * calls and other removals were made.
2945                  */
2946                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2947                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2948                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2949                 }
2950         }
2951         lwkt_reltoken(&vm_token);
2952         if (pmap->pm_pteobj)
2953                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2954 }
2955
2956 /*
2957  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2958  */
2959 static boolean_t
2960 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2961 {
2962         pv_entry_t pv;
2963         pt_entry_t *pte;
2964
2965         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2966                 return FALSE;
2967
2968         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2969                 return FALSE;
2970
2971         crit_enter();
2972
2973         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2974                 /*
2975                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2976                  * mark clean_map and ptes as never
2977                  * modified.
2978                  */
2979                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2980                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2981                                 continue;
2982                 }
2983
2984 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2985                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2986                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2987                         continue;
2988                 }
2989 #endif
2990                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2991                 if (*pte & bit) {
2992                         crit_exit();
2993                         return TRUE;
2994                 }
2995         }
2996         crit_exit();
2997         return (FALSE);
2998 }
2999
3000 /*
3001  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
3002  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
3003  *
3004  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
3005  */
3006 static __inline void
3007 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3008 {
3009         pv_entry_t pv;
3010         pt_entry_t *pte;
3011         pt_entry_t pbits;
3012
3013         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3014                 return;
3015
3016         crit_enter();
3017
3018         /*
3019          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3020          * setting RO do we need to clear the VAC?
3021          */
3022         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3023                 /*
3024                  * don't write protect pager mappings
3025                  */
3026                 if (bit == VPTE_RW) {
3027                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3028                                 continue;
3029                 }
3030
3031 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3032                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3033                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3034                         continue;
3035                 }
3036 #endif
3037
3038                 /*
3039                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3040                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
3041                  * with the target cpus when we mess with VPTE_RW.
3042                  *
3043                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
3044                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
3045                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
3046                  * will never set our Modify bit again.
3047                  */
3048                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3049                 if (*pte & bit) {
3050                         if (bit == VPTE_RW) {
3051                                 /*
3052                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
3053                                  * VPTE_RW
3054                                  */
3055                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
3056                                                        pv->pv_va);
3057                                 if (pbits & VPTE_M)
3058                                         vm_page_dirty(m);
3059                         } else if (bit == VPTE_M) {
3060                                 /*
3061                                  * We do not have to make the page read-only
3062                                  * when clearing the Modify bit.  The real
3063                                  * kernel will make the real PTE read-only
3064                                  * or otherwise detect the write and set
3065                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
3066                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
3067                                  * above).  This allows the real kernel to
3068                                  * handle the write fault without forwarding
3069                                  * the fault to us.
3070                                  */
3071                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
3072                         } else if ((bit & (VPTE_RW|VPTE_M)) == (VPTE_RW|VPTE_M)) {
3073                                 /*
3074                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
3075                                  * the caller doesn't want us to update
3076                                  * the dirty status of the VM page.
3077                                  */
3078                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3079                         } else {
3080                                 /*
3081                                  * We've been asked to clear bits that do
3082                                  * not interact with hardware.
3083                                  */
3084                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3085                         }
3086                 }
3087         }
3088         crit_exit();
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3093  *
3094  * No other requirements.
3095  */
3096 void
3097 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3098 {
3099         /* JG NX support? */
3100         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3101                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3102                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3103                         pmap_clearbit(m, VPTE_RW);
3104                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3105                 } else {
3106                         pmap_remove_all(m);
3107                 }
3108                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3109         }
3110 }
3111
3112 vm_paddr_t
3113 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3114 {
3115         return (x86_64_ptob(ppn));
3116 }
3117
3118 /*
3119  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3120  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3121  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3122  * reference bits set.
3123  *
3124  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3125  * should be tested and standardized at some point in the future for
3126  * optimal aging of shared pages.
3127  *
3128  * No other requirements.
3129  */
3130 int
3131 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3132 {
3133         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3134         pt_entry_t *pte;
3135         int rtval = 0;
3136
3137         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3138                 return (rtval);
3139
3140         crit_enter();
3141         lwkt_gettoken(&vm_token);
3142
3143         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3144
3145                 pvf = pv;
3146
3147                 do {
3148                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3149
3150                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3151
3152                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3153
3154                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3155                                 continue;
3156
3157                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3158
3159                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3160                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3161                                 rtval++;
3162                                 if (rtval > 4) {
3163                                         break;
3164                                 }
3165                         }
3166                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3167         }
3168         lwkt_reltoken(&vm_token);
3169         crit_exit();
3170
3171         return (rtval);
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Return whether or not the specified physical page was modified
3176  * in any physical maps.
3177  *
3178  * No other requirements.
3179  */
3180 boolean_t
3181 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3182 {
3183         boolean_t res;
3184
3185         lwkt_gettoken(&vm_token);
3186         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3187         lwkt_reltoken(&vm_token);
3188         return (res);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3193  *
3194  * No other requirements.
3195  */
3196 void
3197 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3198 {
3199         lwkt_gettoken(&vm_token);
3200         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3201         lwkt_reltoken(&vm_token);
3202 }
3203
3204 /*
3205  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3206  *
3207  * No other requirements.
3208  */
3209 void
3210 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3211 {
3212         lwkt_gettoken(&vm_token);
3213         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3214         lwkt_reltoken(&vm_token);
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Miscellaneous support routines follow
3219  */
3220
3221 static void
3222 i386_protection_init(void)
3223 {
3224         int *kp, prot;
3225
3226         kp = protection_codes;
3227         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3228                 if (prot & VM_PROT_READ)
3229                         *kp |= 0; /* if it's VALID is readeable */
3230                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3231                         *kp |= VPTE_RW;
3232                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3233                         *kp |= 0; /* if it's VALID is executable */
3234                 ++kp;
3235         }
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Sets the memory attribute for the specified page.
3240  */
3241 void
3242 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3243 {
3244         /* This is a vkernel, do nothing */
3245 }
3246
3247 /*
3248  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
3249  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
3250  * during the adjustment.
3251  */
3252 void
3253 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
3254 {
3255         /* This is a vkernel, do nothing */
3256 }
3257
3258 /*
3259  * Perform the pmap work for mincore
3260  *
3261  * No other requirements.
3262  */
3263 int
3264 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3265 {
3266         pt_entry_t *ptep, pte;
3267         vm_page_t m;
3268         int val = 0;
3269
3270         lwkt_gettoken(&vm_token);
3271         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3272
3273         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3274                 vm_paddr_t pa;
3275
3276                 val = MINCORE_INCORE;
3277                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3278                         goto done;
3279
3280                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3281
3282                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3283
3284                 /*
3285                  * Modified by us
3286                  */
3287                 if (pte & VPTE_M)
3288                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3289                 /*
3290                  * Modified by someone
3291                  */
3292                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3293                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3294                 /*
3295                  * Referenced by us
3296                  */
3297                 if (pte & VPTE_A)
3298                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3299
3300                 /*
3301                  * Referenced by someone
3302                  */
3303                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3304                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3305                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3306                 }
3307         }
3308 done:
3309         lwkt_reltoken(&vm_token);
3310         return val;
3311 }
3312
3313 /*
3314  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3315  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3316  *
3317  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3318  */
3319 void
3320 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3321 {
3322         struct vmspace *oldvm;
3323         struct lwp *lp;
3324
3325         crit_enter();
3326         oldvm = p->p_vmspace;
3327         if (oldvm != newvm) {
3328                 p->p_vmspace = newvm;
3329                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3330                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3331                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3332                 if (adjrefs) {
3333                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3334                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3335                 }
3336         }
3337         crit_exit();
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3342  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3343  * on a per-lwp basis.
3344  */
3345 void
3346 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3347 {
3348         struct vmspace *oldvm;
3349         struct pmap *pmap;
3350
3351         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3352         if (oldvm == newvm)
3353                 return;
3354         lp->lwp_vmspace = newvm;
3355         if (curthread->td_lwp != lp)
3356                 return;
3357         /*
3358          * NOTE: We don't have to worry about the CPULOCK here because
3359          *       the virtual kernel doesn't call this function when VMM
3360          *       is enabled (and depends on the host kernel when it isn't).
3361          */
3362         crit_enter();
3363         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3364         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3365 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3366         tlb_flush_count++;
3367 #endif
3368         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3369         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active, CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3370         crit_exit();
3371 }
3372
3373 /*
3374  * The swtch code tried to switch in a heavy weight process whos pmap
3375  * is locked by another cpu.  We have to wait for the lock to clear before
3376  * the pmap can be used.
3377  */
3378 void
3379 pmap_interlock_wait (struct vmspace *vm)
3380 {
3381         pmap_t pmap = vmspace_pmap(vm);
3382
3383         while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3384                 pthread_yield();
3385 }
3386
3387 vm_offset_t
3388 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3389 {
3390
3391         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3392                 return addr;
3393         }
3394
3395         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3396         return addr;
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3401  */
3402 vm_page_t
3403 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3404 {
3405         vpte_t *ptep;
3406
3407         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3408         ptep = vtopte(va);
3409         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3410 }
3411
3412 void
3413 pmap_object_init(vm_object_t object)
3414 {
3415         /* empty */
3416 }
3417
3418 void
3419 pmap_object_free(vm_object_t object)
3420 {
3421         /* empty */
3422 }