Merge remote branch 'crater/master' into net80211-update
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 David Greenman
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  * 
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
20  *    the documentation and/or other materials provided with the
21  *    distribution.
22  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
23  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
24  *    from this software without specific, prior written permission.
25  * 
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
27  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
28  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
29  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
30  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
31  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
32  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
33  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
34  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
35  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
36  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  * 
39  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
41  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/pmap.c,v 1.31 2008/08/25 17:01:40 dillon Exp $
42  */
43 /*
44  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
45  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
46  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
47  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
48  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
49  * as a consequence.
50  */
51
52 #include <sys/types.h>
53 #include <sys/systm.h>
54 #include <sys/kernel.h>
55 #include <sys/stat.h>
56 #include <sys/mman.h>
57 #include <sys/vkernel.h>
58 #include <sys/proc.h>
59 #include <sys/thread.h>
60 #include <sys/user.h>
61 #include <sys/vmspace.h>
62
63 #include <vm/pmap.h>
64 #include <vm/vm_page.h>
65 #include <vm/vm_extern.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_object.h>
68 #include <vm/vm_zone.h>
69 #include <vm/vm_pageout.h>
70
71 #include <machine/md_var.h>
72 #include <machine/pcb.h>
73 #include <machine/pmap_inval.h>
74 #include <machine/globaldata.h>
75
76 #include <sys/sysref2.h>
77
78 #include <assert.h>
79
80 struct pmap kernel_pmap;
81
82 static struct vm_zone pvzone;
83 static struct vm_object pvzone_obj;
84 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
85 static int pv_entry_count;
86 static int pv_entry_max;
87 static int pv_entry_high_water;
88 static int pmap_pagedaemon_waken;
89 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
90 static int protection_codes[8];
91
92 static void i386_protection_init(void);
93 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
94 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
95
96 #define MINPV   2048
97 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
98 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
99 #endif
100
101 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
102
103 #define pte_prot(m, p) \
104         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
105
106 void
107 pmap_init(void)
108 {
109         int i;
110         struct pv_entry *pvinit;
111
112         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
113                 vm_page_t m;
114
115                 m = &vm_page_array[i];
116                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
117                 m->md.pv_list_count = 0;
118         }
119
120         i = vm_page_array_size;
121         if (i < MINPV)
122                 i = MINPV;
123         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
124         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
125         pmap_initialized = TRUE;
126 }
127
128 void
129 pmap_init2(void)
130 {
131         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
132
133         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
134         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
135         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
136         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
137         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
138 }
139
140 /*
141  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
142  *
143  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
144  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
145  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
146  *
147  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
148  * no pteobj is needed.
149  */
150 void
151 pmap_bootstrap(void)
152 {
153         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
154
155         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
156         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
157         kernel_pmap.pm_count = 1;
158         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
159         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
160         i386_protection_init();
161 }
162
163 /*
164  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
165  * just dummy it up so it works well enough for fork().
166  *
167  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
168  * space, never kernel address space.
169  */
170 void
171 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
172 {
173         pmap_pinit(pmap);
174 }
175
176 /************************************************************************
177  *              Procedures to manage whole physical maps                *
178  ************************************************************************
179  *
180  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
181  * such as one in a vmspace structure.
182  */
183 void
184 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
185 {
186         vm_page_t ptdpg;
187         int npages;
188
189         /*
190          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
191          * page directory table.
192          */
193         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
194                 pmap->pm_pdir =
195                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
196         }
197
198         /*
199          * allocate object for the pte array and page directory
200          */
201         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
202                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
203         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
204
205         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
206                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
207         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
208
209         /*
210          * allocate the page directory page
211          */
212         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
213                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
214
215         ptdpg->wire_count = 1;
216         ++vmstats.v_wire_count;
217
218         /* not usually mapped */
219         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
220         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
221
222         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
223         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
224         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
225                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
226
227         pmap->pm_count = 1;
228         pmap->pm_active = 0;
229         pmap->pm_ptphint = NULL;
230         pmap->pm_cpucachemask = 0;
231         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
232         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
233         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
234 }
235
236 /*
237  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
238  */
239 void
240 pmap_puninit(pmap_t pmap)
241 {
242         if (pmap->pm_pdir) {
243                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
244                 pmap->pm_pdir = NULL;
245         }
246         if (pmap->pm_pteobj) {
247                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
248                 pmap->pm_pteobj = NULL;
249         }
250 }
251
252
253 /*
254  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
255  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
256  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
257  * then copies the template.
258  *
259  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
260  */
261 void
262 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
263 {
264         crit_enter();
265         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
266         crit_exit();
267 }
268
269 /*
270  * Release all resources held by the given physical map.
271  *
272  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
273  */
274 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
275
276 void
277 pmap_release(struct pmap *pmap)
278 {
279         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
280         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
281         struct rb_vm_page_scan_info info;
282
283         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
284
285 #if defined(DIAGNOSTIC)
286         if (object->ref_count != 1)
287                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
288 #endif
289         /*
290          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
291          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
292          * set cpucachemask to 0.
293          */
294         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
295                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
296                 *gd->gd_PT1pde = 0;
297                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
298         }
299         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
300                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
301                 *gd->gd_PT2pde = 0;
302                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
303         }
304         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
305                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
306                 *gd->gd_PT3pde = 0;
307                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
308         }
309         
310         info.pmap = pmap;
311         info.object = object;
312         crit_enter();
313         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
314         crit_exit();
315
316         do {
317                 crit_enter();
318                 info.error = 0;
319                 info.mpte = NULL;
320                 info.limit = object->generation;
321
322                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
323                                         pmap_release_callback, &info);
324                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
325                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
326                                 info.error = 1;
327                 }
328                 crit_exit();
329         } while (info.error);
330
331         /*
332          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
333          */
334         pmap->pm_pdirpte = 0;
335         pmap->pm_cpucachemask = 0;
336 }
337
338 /*
339  * Callback to release a page table page backing a directory
340  * entry.
341  */
342 static int
343 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
344 {
345         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
346
347         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
348                 info->mpte = p;
349                 return(0);
350         }
351         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
352                 info->error = 1;
353                 return(-1);
354         }
355         if (info->object->generation != info->limit) {
356                 info->error = 1;
357                 return(-1);
358         }
359         return(0);
360 }
361
362 /*
363  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
364  * the map contains no valid mappings.
365  */
366 void
367 pmap_destroy(pmap_t pmap)
368 {
369         int count;
370
371         if (pmap == NULL)
372                 return;
373
374         count = --pmap->pm_count;
375         if (count == 0) {
376                 pmap_release(pmap);
377                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
378         }
379 }
380
381 /*
382  * Add a reference to the specified pmap.
383  */
384 void
385 pmap_reference(pmap_t pmap)
386 {
387         if (pmap != NULL) {
388                 pmap->pm_count++;
389         }
390 }
391
392 /************************************************************************
393  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
394  ************************************************************************
395  *
396  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
397  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
398  * calls to the real kernel.
399  */
400 void
401 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
402 {
403         int r;
404         void *rp;
405
406 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
407
408         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
409                 panic("vmspace_create() failed");
410
411         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
412                           PROT_READ|PROT_WRITE,
413                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
414                           MemImageFd, 0);
415         if (rp == MAP_FAILED)
416                 panic("vmspace_mmap: failed1");
417         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
418                          MADV_NOSYNC, 0);
419         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
420                           PROT_READ|PROT_WRITE,
421                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
422                           MemImageFd, 0x40000000);
423         if (rp == MAP_FAILED)
424                 panic("vmspace_mmap: failed2");
425         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
426                          MADV_NOSYNC, 0);
427         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
428                           PROT_READ|PROT_WRITE,
429                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
430                           MemImageFd, 0x80000000);
431         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
432                          MADV_NOSYNC, 0);
433         if (rp == MAP_FAILED)
434                 panic("vmspace_mmap: failed3");
435
436         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
437                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
438         if (r < 0)
439                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
440         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
441                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
442         if (r < 0)
443                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
444         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
445                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
446         if (r < 0)
447                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
448 }
449
450 void
451 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
452 {
453         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
454                 panic("vmspace_destroy() failed");
455 }
456
457 /************************************************************************
458  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
459  ************************************************************************/
460
461 /*
462  * This maps the requested page table and gives us access to it.
463  *
464  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
465  * thread or from a normal thread.
466  */
467 static vpte_t *
468 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
469 {
470         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
471
472         if (pmap == &kernel_pmap) {
473                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
474                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
475         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
476                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
477                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
478                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
479                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
480                 }
481                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
482         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
483                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
484                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
485                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
486                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
487                 }
488                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
489         }
490
491         /*
492          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
493          * load a new page table directory into the page table cache
494          */
495         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
496             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
497                 /*
498                  * Choose one or the other and map the page table
499                  * in the KVA space reserved for it.
500                  */
501                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
502                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
503                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
504                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
505                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
506                                         gd->mi.gd_cpumask);
507                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
508                 } else {
509                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
510                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
511                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
512                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
513                                         gd->mi.gd_cpumask);
514                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
515                 }
516         }
517
518         /*
519          * If we are running from a preempting interrupt use a private
520          * map.  The caller must be in a critical section.
521          */
522         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
523         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
524                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
525                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
526                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
527                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
528                                         gd->mi.gd_cpumask);
529                 }
530         } else {
531                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
532                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
533                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
534                 atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
535                                 gd->mi.gd_cpumask);
536         }
537         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
538 }
539
540 static vpte_t *
541 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
542 {
543         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
544
545         if (pmap == &kernel_pmap) {
546                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
547                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
548         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
549                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
550                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
551                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
552                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
553                 }
554                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
555         }
556         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
557                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
558         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
559         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
560         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
561         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
562 }
563
564 static vpte_t *
565 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
566 {
567         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
568
569         if (pmap == &kernel_pmap) {
570                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
571                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
572         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
573                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
574                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
575                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
576                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
577                 }
578                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
579         }
580         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
581                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
582         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
583         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
584         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
585         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
586 }
587
588 /*
589  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
590  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
591  * for the VA.
592  */
593 static __inline vpte_t *
594 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
595 {
596         vpte_t *ptep;
597
598         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
599         if (*ptep & VPTE_PS)
600                 return(ptep);
601         if (*ptep)
602                 return (get_ptbase(pmap, va));
603         return(NULL);
604 }
605
606
607 /*
608  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
609  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
610  *
611  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
612  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
613  */
614 void
615 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
616 {
617         vpte_t *ptep;
618         vpte_t npte;
619
620         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
621         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
622         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
623         if (*ptep & VPTE_V)
624                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
625         *ptep = npte;
626 }
627
628 /*
629  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
630  * some other cpu so it can be used on all cpus.
631  *
632  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
633  */
634 void
635 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
636 {
637         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
638 }
639
640 /*
641  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
642  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
643  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
644  *
645  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
646  */
647 void
648 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
649 {
650         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
651 }
652
653 #if 0
654 /*
655  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
656  * virtual kernels).
657  */
658 void
659 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
660 {
661         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
662         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
663 }
664
665 /*
666  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
667  */
668 void
669 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
670 {
671         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
672         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
673 }
674
675 #endif
676
677 /*
678  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
679  */
680 vm_offset_t
681 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
682 {
683         vm_offset_t     sva, virt;
684
685         sva = virt = *virtp;
686         while (start < end) {
687                 pmap_kenter(virt, start);
688                 virt += PAGE_SIZE;
689                 start += PAGE_SIZE;
690         }
691         *virtp = virt;
692         return (sva);
693 }
694
695 vpte_t *
696 pmap_kpte(vm_offset_t va)
697 {
698         vpte_t *ptep;
699
700         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
701         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
702         return(ptep);
703 }
704
705 /*
706  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
707  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
708  * by other cpus.
709  *
710  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
711  * pmap_kenter_sync*() is called.
712  */
713 void
714 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
715 {
716         vpte_t *ptep;
717         vpte_t npte;
718
719         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
720
721         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
722         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
723         if (*ptep & VPTE_V)
724                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
725         *ptep = npte;
726 }
727
728 /*
729  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
730  * to be used for panic dumps.
731  */
732 void *
733 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
734 {
735         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
736         return ((void *)crashdumpmap);
737 }
738
739 /*
740  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
741  */
742 void
743 pmap_kremove(vm_offset_t va)
744 {
745         vpte_t *ptep;
746
747         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
748
749         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
750         if (*ptep & VPTE_V)
751                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
752         *ptep = 0;
753 }
754
755 /*
756  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
757  * only with this cpu.
758  *
759  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
760  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
761  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
762  */
763 void
764 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
765 {
766         vpte_t *ptep;
767
768         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
769
770         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
771         if (*ptep & VPTE_V)
772                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
773         *ptep = 0;
774 }
775
776 /*
777  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
778  * with the specified virtual address.
779  */
780 vm_paddr_t
781 pmap_kextract(vm_offset_t va)
782 {
783         vpte_t *ptep;
784         vm_paddr_t pa;
785
786         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
787
788         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
789         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
790         return(pa);
791 }
792
793 /*
794  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
795  */
796 void
797 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
798 {
799         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
800         while (count) {
801                 vpte_t *ptep;
802
803                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
804                 if (*ptep & VPTE_V)
805                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
806                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
807                 --count;
808                 ++m;
809                 va += PAGE_SIZE;
810         }
811 }
812
813 /*
814  * Map a set of VM pages to kernel virtual memory.  If a mapping changes
815  * clear the supplied mask.  The caller handles any SMP interactions.
816  * The mask is used to provide the caller with hints on what SMP interactions
817  * might be needed.
818  */
819 void
820 pmap_qenter2(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count, cpumask_t *mask)
821 {
822         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
823
824         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
825         while (count) {
826                 vpte_t *ptep;
827                 vpte_t npte;
828
829                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
830                 npte = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
831                 if (*ptep != npte) {
832                         *mask = 0;
833                         pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
834                         *ptep = npte;
835                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
836                         pmap_kenter_sync_quick(va);
837                 }
838                 --count;
839                 ++m;
840                 va += PAGE_SIZE;
841         }
842         *mask |= cmask;
843 }
844
845 /*
846  * Undo the effects of pmap_qenter*().
847  */
848 void
849 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
850 {
851         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
852         while (count) {
853                 vpte_t *ptep;
854
855                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
856                 if (*ptep & VPTE_V)
857                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
858                 *ptep = 0;
859                 --count;
860                 va += PAGE_SIZE;
861         }
862 }
863
864 /************************************************************************
865  *        Misc support glue called by machine independant code          *
866  ************************************************************************
867  *
868  * These routines are called by machine independant code to operate on
869  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
870  */
871
872 /*
873  * Initialize MD portions of the thread structure.
874  */
875 void
876 pmap_init_thread(thread_t td)
877 {
878         /* enforce pcb placement */
879         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
880         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
881         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
882 }
883
884 /*
885  * This routine directly affects the fork perf for a process.
886  */
887 void
888 pmap_init_proc(struct proc *p)
889 {
890 }
891
892 /*
893  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
894  * the process from its thread.
895  */
896 void
897 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
898 {
899         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
900 }
901
902 /*
903  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
904  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
905  */
906 void
907 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
908 {
909         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
910
911         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
912                 panic("KVM exhausted");
913         kernel_vm_end = addr;
914 }
915
916 /*
917  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
918  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
919  * be managed anyhow.
920  *
921  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
922  * this function only applies to the kernel pmap.
923  */
924 static int
925 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
926 {
927         if (pmap != &kernel_pmap)
928                 return 1;
929         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
930                 return 1;
931         else
932                 return 0;
933 }
934
935 /************************************************************************
936  *          Procedures supporting managed page table pages              *
937  ************************************************************************
938  *
939  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
940  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
941  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
942  *
943  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
944  * at will and reinstantiate them on demand.
945  */
946
947 /*
948  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
949  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
950  *
951  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
952  * the call should be made with a critical section held so the page's object
953  * association remains valid on return.
954  */
955 static vm_page_t
956 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
957 {
958         vm_page_t m;
959                          
960 retry:
961         m = vm_page_lookup(object, pindex);
962         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
963                 goto retry;
964         return(m);
965 }
966
967 /*
968  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
969  * drops to zero, then it decrements the wire count.
970  *
971  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
972  * on the page.
973  */
974 static int 
975 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
976 {
977         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
978                 ;
979         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
980                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
981
982         if (m->hold_count == 1) {
983                 /*
984                  * Unmap the page table page.  
985                  */
986                 vm_page_busy(m);
987                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
988                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
989                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
990                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
991                 --pmap->pm_stats.resident_count;
992
993                 if (pmap->pm_ptphint == m)
994                         pmap->pm_ptphint = NULL;
995
996                 /*
997                  * This was our last hold, the page had better be unwired
998                  * after we decrement wire_count.
999                  *
1000                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1001                  * multiple wire counts.
1002                  */
1003                 vm_page_unhold(m);
1004                 --m->wire_count;
1005                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1006                 --vmstats.v_wire_count;
1007                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1008                 vm_page_flash(m);
1009                 vm_page_free_zero(m);
1010                 return 1;
1011         }
1012         KKASSERT(m->hold_count > 1);
1013         vm_page_unhold(m);
1014         return 0;
1015 }
1016
1017 static __inline int
1018 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1019 {
1020         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1021         if (m->hold_count > 1) {
1022                 vm_page_unhold(m);
1023                 return 0;
1024         } else {
1025                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1026         }
1027 }
1028
1029 /*
1030  * After removing a page table entry, this routine is used to
1031  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1032  */
1033 static int
1034 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1035 {
1036         unsigned ptepindex;
1037
1038         if (mpte == NULL) {
1039                 /*
1040                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1041                  */
1042                 if (pmap == &kernel_pmap)
1043                         return(0);
1044                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1045                 if (pmap->pm_ptphint &&
1046                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1047                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1048                 } else {
1049                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1050                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1051                 }
1052         }
1053         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1058  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1059  * to sleep).
1060  */
1061 static int
1062 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1063 {
1064         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1065
1066         /*
1067          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1068          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1069          * might as well be placed directly into the zero queue.
1070          */
1071         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1072                 return 0;
1073
1074         vm_page_busy(p);
1075         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1076         --pmap->pm_stats.resident_count;
1077
1078         if (p->hold_count)  {
1079                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1080         }
1081         /*
1082          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1083          * they can go into the zero queue also.
1084          *
1085          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1086          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1087          * it should already be completely zero'd.
1088          *
1089          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1090          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1091          * only applies to page table pages and not to the page directory
1092          * page.
1093          */
1094         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1095                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1096                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1097         } else {
1098                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1099                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1100                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1101         }
1102
1103         /*
1104          * Clear the matching hint
1105          */
1106         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1107                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1108
1109         /*
1110          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1111          * optimize the free call.
1112          */
1113         p->wire_count--;
1114         vmstats.v_wire_count--;
1115         vm_page_free_zero(p);
1116         return 1;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1121  * table directory.
1122  *
1123  * The routine is broken up into two parts for readability.
1124  *
1125  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1126  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1127  */
1128 static vm_page_t
1129 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1130 {
1131         vm_paddr_t ptepa;
1132         vm_page_t m;
1133
1134         /*
1135          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1136          * returned.  This call may block.
1137          */
1138         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1139                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1140
1141         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1142                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1143
1144         /*
1145          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1146          * the caller.
1147          */
1148         m->hold_count++;
1149
1150         /*
1151          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1152          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1153          * return the held page.
1154          */
1155         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1156                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1157                 vm_page_wakeup(m);
1158                 return(m);
1159         }
1160
1161         if (m->wire_count == 0)
1162                 vmstats.v_wire_count++;
1163         m->wire_count++;
1164
1165         /*
1166          * Map the pagetable page into the process address space, if
1167          * it isn't already there.
1168          */
1169         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1170
1171         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1172         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1173                                    VPTE_A | VPTE_M;
1174
1175         /*
1176          * We are likely about to access this page table page, so set the
1177          * page table hint to reduce overhead.
1178          */
1179         pmap->pm_ptphint = m;
1180
1181         /*
1182          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1183          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1184          */
1185         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1186                 pmap_zero_page(ptepa);
1187
1188         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1189         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1190         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1191         vm_page_wakeup(m);
1192
1193         return (m);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1198  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1199  *
1200  * Only used with user pmaps.
1201  */
1202 static vm_page_t
1203 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1204 {
1205         unsigned ptepindex;
1206         vm_offset_t ptepa;
1207         vm_page_t m;
1208
1209         /*
1210          * Calculate pagetable page index
1211          */
1212         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1213
1214         /*
1215          * Get the page directory entry
1216          */
1217         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1218
1219         /*
1220          * This supports switching from a 4MB page to a
1221          * normal 4K page.
1222          */
1223         if (ptepa & VPTE_PS) {
1224                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1225                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1226                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1227                 ptepa = 0;
1228         }
1229
1230         /*
1231          * If the page table page is mapped, we just increment the
1232          * hold count, and activate it.
1233          */
1234         if (ptepa) {
1235                 /*
1236                  * In order to get the page table page, try the
1237                  * hint first.
1238                  */
1239                 if (pmap->pm_ptphint &&
1240                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1241                         m = pmap->pm_ptphint;
1242                 } else {
1243                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1244                         pmap->pm_ptphint = m;
1245                 }
1246                 m->hold_count++;
1247                 return m;
1248         }
1249         /*
1250          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1251          */
1252         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1253 }
1254
1255 /************************************************************************
1256  *                      Managed pages in pmaps                          *
1257  ************************************************************************
1258  *
1259  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1260  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1261  * functions work on these pages.
1262  */
1263
1264 /*
1265  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1266  * called from an interrupt.
1267  */
1268 static __inline void
1269 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1270 {
1271         pv_entry_count--;
1272         zfree(&pvzone, pv);
1273 }
1274
1275 /*
1276  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1277  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1278  */
1279 static pv_entry_t
1280 get_pv_entry(void)
1281 {
1282         pv_entry_count++;
1283         if (pv_entry_high_water &&
1284             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1285             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1286                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1287                 wakeup (&vm_pages_needed);
1288         }
1289         return zalloc(&pvzone);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * This routine is very drastic, but can save the system
1294  * in a pinch.
1295  */
1296 void
1297 pmap_collect(void)
1298 {
1299         int i;
1300         vm_page_t m;
1301         static int warningdone=0;
1302
1303         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1304                 return;
1305         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1306
1307         if (warningdone < 5) {
1308                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1309                 warningdone++;
1310         }
1311
1312         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1313                 m = &vm_page_array[i];
1314                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1315                     (m->flags & PG_BUSY))
1316                         continue;
1317                 pmap_remove_all(m);
1318         }
1319 }
1320         
1321 /*
1322  * If it is the first entry on the list, it is actually
1323  * in the header and we must copy the following entry up
1324  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1325  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1326  */
1327 static int
1328 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1329 {
1330         pv_entry_t pv;
1331         int rtval;
1332
1333         crit_enter();
1334         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1335                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1336                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1337                                 break;
1338                 }
1339         } else {
1340                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1341                         if (va == pv->pv_va) 
1342                                 break;
1343                 }
1344         }
1345
1346         /*
1347          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1348          * managed, even if the page being removed IS managed.
1349          */
1350         rtval = 0;
1351
1352         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1353         m->md.pv_list_count--;
1354         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1355         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1356                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1357         ++pmap->pm_generation;
1358         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1359         free_pv_entry(pv);
1360
1361         crit_exit();
1362         return rtval;
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1367  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1368  */
1369 static void
1370 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1371 {
1372         pv_entry_t pv;
1373
1374         crit_enter();
1375         pv = get_pv_entry();
1376         pv->pv_va = va;
1377         pv->pv_pmap = pmap;
1378         pv->pv_ptem = mpte;
1379
1380         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1381         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1382         ++pmap->pm_generation;
1383         m->md.pv_list_count++;
1384
1385         crit_exit();
1386 }
1387
1388 /*
1389  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1390  */
1391 static int
1392 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1393 {
1394         vpte_t oldpte;
1395         vm_page_t m;
1396
1397         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1398         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1399                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1400         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1401
1402 #if 0
1403         /*
1404          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1405          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1406          * the SMP case.
1407          */
1408         if (oldpte & VPTE_G)
1409                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1410 #endif
1411         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1412         --pmap->pm_stats.resident_count;
1413         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1414                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1415                 if (oldpte & VPTE_M) {
1416 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1417                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1418                                 kprintf(
1419         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1420                                     va, oldpte);
1421                         }
1422 #endif
1423                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1424                                 vm_page_dirty(m);
1425                 }
1426                 if (oldpte & VPTE_A)
1427                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1428                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1429         } else {
1430                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1431         }
1432
1433         return 0;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * pmap_remove_page:
1438  *
1439  *      Remove a single page from a process address space.
1440  *
1441  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1442  *      not kernel_pmap.
1443  */
1444 static void
1445 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1446 {
1447         vpte_t *ptq;
1448
1449         /*
1450          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1451          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1452          */
1453         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1454                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1455                 if (*ptq) {
1456                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1457                 }
1458         }
1459 }
1460
1461 /*
1462  * pmap_remove:
1463  *
1464  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1465  *
1466  *      It is assumed that the start and end are properly
1467  *      rounded to the page size.
1468  *
1469  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1470  *      not kernel_pmap.
1471  */
1472 void
1473 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1474 {
1475         vpte_t *ptbase;
1476         vm_offset_t pdnxt;
1477         vm_offset_t ptpaddr;
1478         vm_pindex_t sindex, eindex;
1479
1480         if (pmap == NULL)
1481                 return;
1482
1483         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1484         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1485                 return;
1486
1487         /*
1488          * special handling of removing one page.  a very
1489          * common operation and easy to short circuit some
1490          * code.
1491          */
1492         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1493                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1494                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1495                 return;
1496         }
1497
1498         /*
1499          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1500          * worked with.
1501          *
1502          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1503          * to address 0
1504          */
1505         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1506         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1507
1508         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1509                 vpte_t pdirindex;
1510
1511                 /*
1512                  * Calculate index for next page table.
1513                  */
1514                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1515                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1516                         break;
1517
1518                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1519                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1520                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1521                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1522                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1523                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1524                         continue;
1525                 }
1526
1527                 /*
1528                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1529                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1530                  */
1531                 if (ptpaddr == 0)
1532                         continue;
1533
1534                 /*
1535                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1536                  * by the current page table page, or to the end of the
1537                  * range being removed.
1538                  */
1539                 if (pdnxt > eindex)
1540                         pdnxt = eindex;
1541
1542                 /*
1543                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1544                  */
1545                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1546                         vm_offset_t va;
1547
1548                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1549                         if (*ptbase == 0)
1550                                 continue;
1551                         va = i386_ptob(sindex);
1552                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1553                                 break;
1554                 }
1555         }
1556 }
1557
1558 /*
1559  * pmap_remove_all:
1560  *
1561  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1562  * Reflects back modify bits to the pager.
1563  *
1564  * This routine may not be called from an interrupt.
1565  */
1566 static void
1567 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1568 {
1569         vpte_t *pte, tpte;
1570         pv_entry_t pv;
1571
1572 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1573         /*
1574          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1575          * pages!
1576          */
1577         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1578                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1579         }
1580 #endif
1581
1582         crit_enter();
1583         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1584                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1585                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1586
1587                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1588                 KKASSERT(pte != NULL);
1589
1590                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1591                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1592                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1593                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1594
1595                 if (tpte & VPTE_A)
1596                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1597
1598                 /*
1599                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1600                  */
1601                 if (tpte & VPTE_M) {
1602 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1603                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1604                                 kprintf(
1605         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1606                                     pv->pv_va, tpte);
1607                         }
1608 #endif
1609                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1610                                 vm_page_dirty(m);
1611                 }
1612                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1613                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1614                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1615                 m->md.pv_list_count--;
1616                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1617                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1618                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1619                 free_pv_entry(pv);
1620         }
1621         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1622         crit_exit();
1623 }
1624
1625 /*
1626  * pmap_protect:
1627  *
1628  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1629  *      as requested.
1630  *
1631  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1632  *      not the kernel_pmap.
1633  */
1634 void
1635 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1636 {
1637         vpte_t *ptbase;
1638         vpte_t *ptep;
1639         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1640         vm_pindex_t sindex, eindex;
1641         vm_pindex_t sbase;
1642
1643         if (pmap == NULL)
1644                 return;
1645
1646         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1647                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1648                 return;
1649         }
1650
1651         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1652                 return;
1653
1654         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1655
1656         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1657         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1658         sbase = sindex;
1659
1660         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1661
1662                 unsigned pdirindex;
1663
1664                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1665
1666                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1667
1668                 /*
1669                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1670                  * Throw away the modified bit (?)
1671                  */
1672                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1673                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1674                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1675                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1676                         continue;
1677                 }
1678
1679                 /*
1680                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1681                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1682                  */
1683                 if (ptpaddr == 0)
1684                         continue;
1685
1686                 if (pdnxt > eindex) {
1687                         pdnxt = eindex;
1688                 }
1689
1690                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1691                         vpte_t pbits;
1692                         vm_page_t m;
1693
1694                         /*
1695                          * Clean managed pages and also check the accessed
1696                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1697                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1698                          * access will force a fault rather then setting
1699                          * the modified bit at an unexpected time.
1700                          */
1701                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1702                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1703                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1704                                                        i386_ptob(sindex));
1705                                 m = NULL;
1706                                 if (pbits & VPTE_A) {
1707                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1708                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1709                                         atomic_clear_int(ptep, VPTE_A);
1710                                 }
1711                                 if (pbits & VPTE_M) {
1712                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1713                                                 if (m == NULL)
1714                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1715                                                 vm_page_dirty(m);
1716                                         }
1717                                 }
1718                         } else {
1719                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1720                                                        i386_ptob(sindex));
1721                         }
1722                 }
1723         }
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1728  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1729  *
1730  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1731  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1732  *
1733  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1734  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1735  *
1736  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1737  * kernel_pmap.
1738  */
1739 void
1740 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1741            boolean_t wired)
1742 {
1743         vm_paddr_t pa;
1744         vpte_t *pte;
1745         vm_paddr_t opa;
1746         vm_offset_t origpte, newpte;
1747         vm_page_t mpte;
1748
1749         if (pmap == NULL)
1750                 return;
1751
1752         va &= VPTE_FRAME;
1753
1754         /*
1755          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1756          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1757          */
1758         if (pmap == &kernel_pmap)
1759                 mpte = NULL;
1760         else
1761                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1762
1763         pte = pmap_pte(pmap, va);
1764
1765         /*
1766          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1767          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1768          */
1769         if (pte == NULL) {
1770                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1771                       pmap, (void *)va);
1772         }
1773
1774         /*
1775          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1776          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1777          * if an attempt is made to write to the page.
1778          */
1779         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1780         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1781         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1782
1783         if (origpte & VPTE_PS)
1784                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1785
1786         /*
1787          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1788          */
1789         if (origpte && (opa == pa)) {
1790                 /*
1791                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1792                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1793                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1794                  * the PT page will be also.
1795                  */
1796                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1797                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1798                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1799                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1800                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1801
1802                 /*
1803                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1804                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1805                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1806                  * bits below.
1807                  */
1808                 if (mpte)
1809                         mpte->hold_count--;
1810
1811                 /*
1812                  * We might be turning off write access to the page,
1813                  * so we go ahead and sense modify status.
1814                  */
1815                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1816                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1817                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1818                                 vm_page_t om;
1819                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1820                                 vm_page_dirty(om);
1821                         }
1822                         pa |= VPTE_MANAGED;
1823                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1824                 }
1825                 goto validate;
1826         } 
1827         /*
1828          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1829          * handle validating new mapping.
1830          */
1831         while (opa) {
1832                 int err;
1833                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1834                 if (err)
1835                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
1836                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1837                 origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1838                 opa = origpte & VPTE_FRAME;
1839                 if (opa) {
1840                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
1841                                 pmap, (void *)va);
1842                 }
1843         }
1844
1845         /*
1846          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1847          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1848          * called at interrupt time.
1849          */
1850         if (pmap_initialized && 
1851             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1852                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1853                 pa |= VPTE_MANAGED;
1854                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1855         }
1856
1857         /*
1858          * Increment counters
1859          */
1860         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1861         if (wired)
1862                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1863
1864 validate:
1865         /*
1866          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1867          */
1868         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1869
1870         if (wired)
1871                 newpte |= VPTE_WIRED;
1872         if (pmap != &kernel_pmap)
1873                 newpte |= VPTE_U;
1874
1875         /*
1876          * If the mapping or permission bits are different from the
1877          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1878          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1879          * to do now is update the bits.
1880          *
1881          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1882          * fault?
1883          */
1884         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1885                 *pte = newpte | VPTE_A;
1886                 if (newpte & VPTE_W)
1887                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1888         }
1889         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1894  *
1895  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1896  */
1897 void
1898 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1899 {
1900         vpte_t *pte;
1901         vm_paddr_t pa;
1902         vm_page_t mpte;
1903         unsigned ptepindex;
1904         vm_offset_t ptepa;
1905
1906         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1907
1908         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1909
1910         /*
1911          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1912          *
1913          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1914          * section following.
1915          */
1916         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1917
1918         do {
1919                 /*
1920                  * Get the page directory entry
1921                  */
1922                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1923
1924                 /*
1925                  * If the page table page is mapped, we just increment
1926                  * the hold count, and activate it.
1927                  */
1928                 if (ptepa) {
1929                         if (ptepa & VPTE_PS)
1930                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1931                         if (pmap->pm_ptphint &&
1932                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1933                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1934                         } else {
1935                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1936                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1937                         }
1938                         if (mpte)
1939                                 mpte->hold_count++;
1940                 } else {
1941                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1942                 }
1943         } while (mpte == NULL);
1944
1945         /*
1946          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1947          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1948          * just return.
1949          */
1950         pte = pmap_pte(pmap, va);
1951         if (*pte) {
1952                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1953                 return;
1954         }
1955
1956         /*
1957          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1958          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1959          * called at interrupt time.
1960          */
1961         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1962                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1963                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1964         }
1965
1966         /*
1967          * Increment counters
1968          */
1969         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1970
1971         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1972
1973         /*
1974          * Now validate mapping with RO protection
1975          */
1976         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1977                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
1978         else
1979                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
1980         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
1981         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
1982 }
1983
1984 /*
1985  * Extract the physical address for the translation at the specified
1986  * virtual address in the pmap.
1987  */
1988 vm_paddr_t
1989 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1990 {
1991         vm_paddr_t rtval;
1992         vpte_t pte;
1993
1994         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
1995                 if (pte & VPTE_PS) {
1996                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
1997                         rtval |= va & SEG_MASK;
1998                 } else {
1999                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
2000                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
2001                 }
2002                 return(rtval);
2003         }
2004         return(0);
2005 }
2006
2007 #define MAX_INIT_PT (96)
2008
2009 /*
2010  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2011  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2012  * immediately after an mmap.
2013  */
2014 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2015
2016 void
2017 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2018                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2019                     vm_size_t size, int limit)
2020 {
2021         struct rb_vm_page_scan_info info;
2022         struct lwp *lp;
2023         int psize;
2024
2025         /*
2026          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2027          * or object.
2028          */
2029         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2030                 return;
2031
2032         /*
2033          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2034          */
2035         lp = curthread->td_lwp;
2036         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2037                 return;
2038
2039         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2040
2041         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2042                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2043                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2044                 return;
2045         }
2046
2047         if (psize + pindex > object->size) {
2048                 if (object->size < pindex)
2049                         return;           
2050                 psize = object->size - pindex;
2051         }
2052
2053         if (psize == 0)
2054                 return;
2055
2056         /*
2057          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2058          * any valid pages found into the pmap.
2059          *
2060          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2061          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2062          */
2063         info.start_pindex = pindex;
2064         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2065         info.limit = limit;
2066         info.mpte = NULL;
2067         info.addr = addr;
2068         info.pmap = pmap;
2069
2070         crit_enter();
2071         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2072                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2073         crit_exit();
2074 }
2075
2076 static
2077 int
2078 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2079 {
2080         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2081         vm_pindex_t rel_index;
2082         /*
2083          * don't allow an madvise to blow away our really
2084          * free pages allocating pv entries.
2085          */
2086         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2087                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2088                     return(-1);
2089         }
2090         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2091             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2092                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2093                         vm_page_deactivate(p);
2094                 vm_page_busy(p);
2095                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2096                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2097                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2098                 vm_page_wakeup(p);
2099         }
2100         return(0);
2101 }
2102
2103 /*
2104  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2105  * pre-fault the specified address.
2106  *
2107  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2108  * pte is already loaded into the slot.
2109  */
2110 int
2111 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2112 {
2113         vpte_t *pte;
2114
2115         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0)
2116                 return(0);
2117
2118         pte = get_ptbase(pmap, addr);
2119         if (*pte)
2120                 return(0);
2121
2122         return(1);
2123 }
2124
2125 /*
2126  *      Routine:        pmap_change_wiring
2127  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2128  *                      pair.
2129  *      In/out conditions:
2130  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2131  */
2132 void
2133 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2134 {
2135         vpte_t *pte;
2136
2137         if (pmap == NULL)
2138                 return;
2139
2140         pte = get_ptbase(pmap, va);
2141
2142         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2143                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2144         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2145                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2146         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2147
2148         /*
2149          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2150          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2151          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2152          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2153          * wiring changes.
2154          */
2155         if (wired)
2156                 atomic_set_int(pte, VPTE_WIRED);
2157         else
2158                 atomic_clear_int(pte, VPTE_WIRED);
2159 }
2160
2161 /*
2162  *      Copy the range specified by src_addr/len
2163  *      from the source map to the range dst_addr/len
2164  *      in the destination map.
2165  *
2166  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2167  */
2168 void
2169 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2170         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2171 {
2172         vm_offset_t addr;
2173         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2174         vm_offset_t pdnxt;
2175         vpte_t *src_frame;
2176         vpte_t *dst_frame;
2177         vm_page_t m;
2178
2179         /*
2180          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2181          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2182          * be the case.
2183          *
2184          * FIXME!
2185          */
2186         return;
2187
2188         if (dst_addr != src_addr)
2189                 return;
2190         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2191                 return;
2192         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2193                 return;
2194
2195         crit_enter();
2196
2197         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2198         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2199
2200         /*
2201          * critical section protection is required to maintain the page/object
2202          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2203          * their objects.
2204          */
2205         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2206                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2207                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2208                 vm_offset_t srcptepaddr;
2209                 unsigned ptepindex;
2210
2211                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2212                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2213
2214                 /*
2215                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2216                  * way below the low water mark of free pages or way
2217                  * above high water mark of used pv entries.
2218                  */
2219                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2220                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2221                         break;
2222                 
2223                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2224                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2225
2226                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2227                 if (srcptepaddr == 0)
2228                         continue;
2229                         
2230                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2231                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2232                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2233                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2234                         }
2235                         continue;
2236                 }
2237
2238                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2239                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2240                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2241                         continue;
2242                 }
2243
2244                 if (pdnxt > end_addr)
2245                         pdnxt = end_addr;
2246
2247                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2248                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2249                 while (addr < pdnxt) {
2250                         vpte_t ptetemp;
2251
2252                         ptetemp = *src_pte;
2253                         /*
2254                          * we only virtual copy managed pages
2255                          */
2256                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2257                                 /*
2258                                  * We have to check after allocpte for the
2259                                  * pte still being around...  allocpte can
2260                                  * block.
2261                                  *
2262                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2263                                  * we have to reload the tables.
2264                                  */
2265                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2266                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2267                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2268
2269                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2270                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2271                                         /*
2272                                          * Clear the modified and accessed
2273                                          * (referenced) bits during the copy.
2274                                          *
2275                                          * We do not have to clear the write
2276                                          * bit to force a fault-on-modify
2277                                          * because the real kernel's target
2278                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2279                                          */
2280                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2281                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2282                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2283                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2284                                                 dstmpte, m);
2285                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2286                                 } else {
2287                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2288                                 }
2289                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2290                                         break;
2291                         }
2292                         addr += PAGE_SIZE;
2293                         src_pte++;
2294                         dst_pte++;
2295                 }
2296         }
2297         crit_exit();
2298 }       
2299
2300 /*
2301  * pmap_zero_page:
2302  *
2303  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2304  *      contents.
2305  *
2306  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2307  *      required.
2308  */
2309 void
2310 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2311 {
2312         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2313
2314         crit_enter();
2315         if (*gd->gd_CMAP3)
2316                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2317         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2318         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2319
2320         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2321         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2322         crit_exit();
2323 }
2324
2325 /*
2326  * pmap_page_assertzero:
2327  *
2328  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2329  */
2330 void
2331 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2332 {
2333         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2334         int i;
2335
2336         crit_enter();
2337         if (*gd->gd_CMAP3)
2338                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2339         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2340                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2341         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2342         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2343             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2344                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2345                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2346             }
2347         }
2348         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2349         crit_exit();
2350 }
2351
2352 /*
2353  * pmap_zero_page:
2354  *
2355  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2356  *      its contents with bzero.
2357  *
2358  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2359  */
2360 void
2361 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2362 {
2363         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2364
2365         crit_enter();
2366         if (*gd->gd_CMAP3)
2367                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2368         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2369                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2370         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2371
2372         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2373         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2374         crit_exit();
2375 }
2376
2377 /*
2378  * pmap_copy_page:
2379  *
2380  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2381  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2382  *      is required.
2383  */
2384 void
2385 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2386 {
2387         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2388
2389         crit_enter();
2390         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2391                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2392         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2393                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2394
2395         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2396         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2397
2398         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2399         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2400
2401         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2402
2403         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2404         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2405         crit_exit();
2406 }
2407
2408 /*
2409  * pmap_copy_page_frag:
2410  *
2411  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2412  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2413  *      is required.
2414  */
2415 void
2416 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2417 {
2418         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2419
2420         crit_enter();
2421         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2422                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2423         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2424                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2425
2426         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2427         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2428
2429         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2430         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2431
2432         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2433               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2434               bytes);
2435
2436         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2437         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2438         crit_exit();
2439 }
2440
2441 /*
2442  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2443  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2444  * be changed upwards or downwards in the future; it
2445  * is only necessary that true be returned for a small
2446  * subset of pmaps for proper page aging.
2447  */
2448 boolean_t
2449 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2450 {
2451         pv_entry_t pv;
2452         int loops = 0;
2453
2454         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2455                 return FALSE;
2456
2457         crit_enter();
2458
2459         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2460                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2461                         crit_exit();
2462                         return TRUE;
2463                 }
2464                 loops++;
2465                 if (loops >= 16)
2466                         break;
2467         }
2468         crit_exit();
2469         return (FALSE);
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Remove all pages from specified address space
2474  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2475  * is special cased for current process only, but
2476  * can have the more generic (and slightly slower)
2477  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2478  * in the case of running down an entire address space.
2479  */
2480 void
2481 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2482 {
2483         vpte_t *pte, tpte;
2484         pv_entry_t pv, npv;
2485         vm_page_t m;
2486         int iscurrentpmap;
2487         int32_t save_generation;
2488         struct lwp *lp;
2489
2490         lp = curthread->td_lwp;
2491         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2492                 iscurrentpmap = 1;
2493         else
2494                 iscurrentpmap = 0;
2495
2496         crit_enter();
2497         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2498                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2499                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2500                         continue;
2501                 }
2502
2503                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2504
2505                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2506
2507                 /*
2508                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2509                  * at this time
2510                  */
2511                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2512                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2513                         continue;
2514                 }
2515                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2516
2517                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2518
2519                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2520                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2521
2522                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2523                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2524
2525                 /*
2526                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2527                  */
2528                 if (tpte & VPTE_M) {
2529                         vm_page_dirty(m);
2530                 }
2531
2532                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2533                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2534                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2535
2536                 m->md.pv_list_count--;
2537                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2538                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2539                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2540
2541                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2542                 free_pv_entry(pv);
2543
2544                 /*
2545                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2546                  * calls and other removals were made.
2547                  */
2548                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2549                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2550                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2551                 }
2552         }
2553         crit_exit();
2554 }
2555
2556 /*
2557  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2558  */
2559 static boolean_t
2560 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2561 {
2562         pv_entry_t pv;
2563         vpte_t *pte;
2564
2565         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2566                 return FALSE;
2567
2568         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2569                 return FALSE;
2570
2571         crit_enter();
2572
2573         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2574                 /*
2575                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2576                  * mark clean_map and ptes as never
2577                  * modified.
2578                  */
2579                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2580                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2581                                 continue;
2582                 }
2583
2584 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2585                 if (!pv->pv_pmap) {
2586                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2587                         continue;
2588                 }
2589 #endif
2590                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2591                 if (*pte & bit) {
2592                         crit_exit();
2593                         return TRUE;
2594                 }
2595         }
2596         crit_exit();
2597         return (FALSE);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2602  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2603  *
2604  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2605  */
2606 static __inline void
2607 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2608 {
2609         pv_entry_t pv;
2610         vpte_t *pte;
2611         vpte_t pbits;
2612
2613         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2614                 return;
2615
2616         crit_enter();
2617
2618         /*
2619          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2620          * setting RO do we need to clear the VAC?
2621          */
2622         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2623                 /*
2624                  * don't write protect pager mappings
2625                  */
2626                 if (bit == VPTE_W) {
2627                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2628                                 continue;
2629                 }
2630
2631 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2632                 if (!pv->pv_pmap) {
2633                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2634                         continue;
2635                 }
2636 #endif
2637
2638                 /*
2639                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2640                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2641                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2642                  *
2643                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2644                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2645                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2646                  * will never set our Modify bit again. 
2647                  */
2648                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2649                 if (*pte & bit) {
2650                         if (bit == VPTE_W) {
2651                                 /*
2652                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2653                                  * VPTE_W
2654                                  */
2655                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2656                                                        pv->pv_va);
2657                                 if (pbits & VPTE_M)
2658                                         vm_page_dirty(m);
2659                         } else if (bit == VPTE_M) {
2660                                 /*
2661                                  * We do not have to make the page read-only
2662                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2663                                  * kernel will make the real PTE read-only
2664                                  * or otherwise detect the write and set
2665                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2666                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2667                                  * above).  This allows the real kernel to
2668                                  * handle the write fault without forwarding
2669                                  * the fault to us.
2670                                  */
2671                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_M);
2672                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2673                                 /*
2674                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2675                                  * the caller doesn't want us to update
2676                                  * the dirty status of the VM page.
2677                                  */
2678                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2679                         } else {
2680                                 /*
2681                                  * We've been asked to clear bits that do
2682                                  * not interact with hardware.
2683                                  */
2684                                 atomic_clear_int(pte, bit);
2685                         }
2686                 }
2687         }
2688         crit_exit();
2689 }
2690
2691 /*
2692  *      pmap_page_protect:
2693  *
2694  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2695  */
2696 void
2697 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2698 {
2699         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2700                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2701                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2702                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2703                 } else {
2704                         pmap_remove_all(m);
2705                 }
2706         }
2707 }
2708
2709 vm_paddr_t
2710 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2711 {
2712         return (i386_ptob(ppn));
2713 }
2714
2715 /*
2716  *      pmap_ts_referenced:
2717  *
2718  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2719  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2720  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2721  *      reference bits set.
2722  *
2723  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2724  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2725  *      optimal aging of shared pages.
2726  */
2727 int
2728 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2729 {
2730         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2731         vpte_t *pte;
2732         int rtval = 0;
2733
2734         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2735                 return (rtval);
2736
2737         crit_enter();
2738
2739         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2740
2741                 pvf = pv;
2742
2743                 do {
2744                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2745
2746                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2747
2748                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2749
2750                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2751                                 continue;
2752
2753                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2754
2755                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2756 #ifdef SMP
2757                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_A);
2758 #else
2759                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, VPTE_A);
2760 #endif
2761                                 rtval++;
2762                                 if (rtval > 4) {
2763                                         break;
2764                                 }
2765                         }
2766                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2767         }
2768         crit_exit();
2769
2770         return (rtval);
2771 }
2772
2773 /*
2774  *      pmap_is_modified:
2775  *
2776  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2777  *      in any physical maps.
2778  */
2779 boolean_t
2780 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2781 {
2782         return pmap_testbit(m, VPTE_M);
2783 }
2784
2785 /*
2786  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
2787  */
2788 void
2789 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2790 {
2791         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2792 }
2793
2794 /*
2795  *      pmap_clear_reference:
2796  *
2797  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
2798  */
2799 void
2800 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2801 {
2802         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2803 }
2804
2805 /*
2806  * Miscellaneous support routines follow
2807  */
2808
2809 static void
2810 i386_protection_init(void)
2811 {
2812         int *kp, prot;
2813
2814         kp = protection_codes;
2815         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2816                 if (prot & VM_PROT_READ)
2817                         *kp |= VPTE_R;
2818                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2819                         *kp |= VPTE_W;
2820                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2821                         *kp |= VPTE_X;
2822                 ++kp;
2823         }
2824 }
2825
2826 #if 0
2827
2828 /*
2829  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2830  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2831  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2832  * NOT real memory.
2833  *
2834  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2835  * a time.
2836  */
2837 void *
2838 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2839 {
2840         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2841         vpte_t *pte;
2842
2843         offset = pa & PAGE_MASK;
2844         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2845
2846         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
2847         if (!va)
2848                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2849
2850         pa = pa & VPTE_FRAME;
2851         for (tmpva = va; size > 0;) {
2852                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2853                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2854                 size -= PAGE_SIZE;
2855                 tmpva += PAGE_SIZE;
2856                 pa += PAGE_SIZE;
2857         }
2858         cpu_invltlb();
2859         smp_invltlb();
2860
2861         return ((void *)(va + offset));
2862 }
2863
2864 void
2865 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2866 {
2867         vm_offset_t base, offset;
2868
2869         base = va & VPTE_FRAME;
2870         offset = va & PAGE_MASK;
2871         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2872         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2873         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2874 }
2875
2876 #endif
2877
2878 /*
2879  * perform the pmap work for mincore
2880  */
2881 int
2882 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2883 {
2884         vpte_t *ptep, pte;
2885         vm_page_t m;
2886         int val = 0;
2887         
2888         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2889         if (ptep == 0) {
2890                 return 0;
2891         }
2892
2893         if ((pte = *ptep) != 0) {
2894                 vm_offset_t pa;
2895
2896                 val = MINCORE_INCORE;
2897                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2898                         return val;
2899
2900                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2901
2902                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2903
2904                 /*
2905                  * Modified by us
2906                  */
2907                 if (pte & VPTE_M)
2908                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2909                 /*
2910                  * Modified by someone
2911                  */
2912                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
2913                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2914                 /*
2915                  * Referenced by us
2916                  */
2917                 if (pte & VPTE_A)
2918                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2919
2920                 /*
2921                  * Referenced by someone
2922                  */
2923                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
2924                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2925                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2926                 }
2927         } 
2928         return val;
2929 }
2930
2931 void
2932 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
2933 {
2934         struct vmspace *oldvm;
2935         struct lwp *lp;
2936
2937         oldvm = p->p_vmspace;
2938         crit_enter();
2939         if (oldvm != newvm) {
2940                 p->p_vmspace = newvm;
2941                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
2942                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
2943                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
2944                 if (adjrefs) {
2945                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
2946                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
2947                 }
2948         }
2949         crit_exit();
2950 }
2951
2952 void
2953 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
2954 {
2955         struct vmspace *oldvm;
2956         struct pmap *pmap;
2957
2958         crit_enter();
2959         oldvm = lp->lwp_vmspace;
2960
2961         if (oldvm != newvm) {
2962                 lp->lwp_vmspace = newvm;
2963                 if (curthread->td_lwp == lp) {
2964                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
2965 #if defined(SMP)
2966                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
2967 #else
2968                         pmap->pm_active |= 1;
2969 #endif
2970 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
2971                         tlb_flush_count++;
2972 #endif
2973                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
2974 #if defined(SMP)
2975                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
2976 #else
2977                         pmap->pm_active &= ~1;
2978 #endif
2979                 }
2980         }
2981         crit_exit();
2982 }
2983
2984
2985 vm_offset_t
2986 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
2987 {
2988
2989         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
2990                 return addr;
2991         }
2992
2993         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
2994         return addr;
2995 }
2996
2997
2998 #if defined(DEBUG)
2999
3000 static void     pads (pmap_t pm);
3001 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3002
3003 /* print address space of pmap*/
3004 static void
3005 pads(pmap_t pm)
3006 {
3007         vm_offset_t va;
3008         int i, j;
3009         vpte_t *ptep;
3010
3011         if (pm == &kernel_pmap)
3012                 return;
3013         for (i = 0; i < 1024; i++)
3014                 if (pm->pm_pdir[i])
3015                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3016                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3017                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3018                                         continue;
3019                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3020                                         continue;
3021                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3022                                 if (ptep && (*ptep & VPTE_V)) {
3023                                         kprintf("%p:%x ",
3024                                                 (void *)va, (unsigned)*ptep);
3025                                 }
3026                         };
3027
3028 }
3029
3030 void
3031 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3032 {
3033         pv_entry_t pv;
3034         vm_page_t m;
3035
3036         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3037         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3038         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3039 #ifdef used_to_be
3040                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3041                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3042 #endif
3043                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3044                 pads(pv->pv_pmap);
3045         }
3046         kprintf(" ");
3047 }
3048 #endif
3049