sys/platform/vkernel64/platform/pmap.c

   1 /*
   2  * (MPSAFE)
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
   8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
   9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
  10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
  11  * All rights reserved.
  12  *
  13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  26  *    must display the following acknowledgement:
  27  *      This product includes software developed by the University of
  28  *      California, Berkeley and its contributors.
  29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  31  *    without specific prior written permission.
  32  *
  33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  43  * SUCH DAMAGE.
  44  *
  45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  47  */
  48
  49 /*
  50  * Manages physical address maps.
  51  */
  52
  53 #if JG
  54 #include "opt_pmap.h"
  55 #endif
  56 #include "opt_msgbuf.h"
  57
  58 #include <sys/param.h>
  59 #include <sys/systm.h>
  60 #include <sys/kernel.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/msgbuf.h>
  63 #include <sys/vmmeter.h>
  64 #include <sys/mman.h>
  65 #include <sys/vmspace.h>
  66
  67 #include <vm/vm.h>
  68 #include <vm/vm_param.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <vm/vm_kern.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/vm_map.h>
  74 #include <vm/vm_object.h>
  75 #include <vm/vm_extern.h>
  76 #include <vm/vm_pageout.h>
  77 #include <vm/vm_pager.h>
  78 #include <vm/vm_zone.h>
  79
  80 #include <sys/user.h>
  81 #include <sys/thread2.h>
  82 #include <sys/sysref2.h>
  83 #include <sys/spinlock2.h>
  84 #include <vm/vm_page2.h>
  85
  86 #include <machine/cputypes.h>
  87 #include <machine/md_var.h>
  88 #include <machine/specialreg.h>
  89 #include <machine/smp.h>
  90 #include <machine/globaldata.h>
  91 #include <machine/pmap.h>
  92 #include <machine/pmap_inval.h>
  93
  94 #include <ddb/ddb.h>
  95
  96 #include <stdio.h>
  97 #include <assert.h>
  98 #include <stdlib.h>
  99 #include <pthread.h>
 100
 101 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 102 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 103 #define PMAP_SHPGPERPROC 1000
 104 #endif
 105
 106 #if defined(DIAGNOSTIC)
 107 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 108 #endif
 109
 110 #define MINPV 2048
 111
 112 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 113 #define PMAP_INLINE __inline
 114 #else
 115 #define PMAP_INLINE
 116 #endif
 117
 118 /*
 119  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 120  */
 121 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 122 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 123
 124 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 125 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
 126 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
 127 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
 128 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 129
 130 /*
 131  * Given a map and a machine independent protection code,
 132  * convert to a vax protection code.
 133  */
 134 #define pte_prot(m, p)          \
 135         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
 136 static int protection_codes[8];
 137
 138 struct pmap kernel_pmap;
 139 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
 140
 141 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 142
 143 static vm_object_t kptobj;
 144
 145 static int nkpt;
 146
 147 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
 148 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
 149 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
 150
 151 extern int vmm_enabled;
 152 extern void *vkernel_stack;
 153
 154 /*
 155  * Data for the pv entry allocation mechanism
 156  */
 157 static vm_zone_t pvzone;
 158 static struct vm_zone pvzone_store;
 159 static struct vm_object pvzone_obj;
 160 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 161 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 162 static struct pv_entry *pvinit;
 163
 164 /*
 165  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 166  */
 167 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
 168 caddr_t CADDR1 = NULL;
 169 static pt_entry_t *msgbufmap;
 170
 171 uint64_t KPTphys;
 172
 173 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
 174 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
 175 static void     i386_protection_init (void);
 176 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
 177
 178 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
 179 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
 180                                 vm_offset_t sva);
 181 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
 182 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 183                                 vm_offset_t va);
 184 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
 185 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 186                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
 187
 188 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 189
 190 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
 191 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
 192 #if JGPMAP32
 193 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 194 #endif
 195 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
 196 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
 197
 198 /*
 199  * pmap_pte_quick:
 200  *
 201  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 202  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 203  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 204  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 205  *
 206  *      Should only be called while in a critical section.
 207  */
 208 #if JGPMAP32
 209 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 210
 211 static pt_entry_t *
 212 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 213 {
 214         return pmap_pte(pmap, va);
 215 }
 216 #endif
 217
 218 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
 219 static __inline vm_pindex_t
 220 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
 221 {
 222         return va >> PDRSHIFT;
 223 }
 224
 225 /* Return various clipped indexes for a given VA */
 226 static __inline vm_pindex_t
 227 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
 228 {
 229         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
 230 }
 231
 232 static __inline vm_pindex_t
 233 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
 234 {
 235         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
 236 }
 237
 238 static __inline vm_pindex_t
 239 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
 240 {
 241         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
 242 }
 243
 244 static __inline vm_pindex_t
 245 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
 246 {
 247         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
 248 }
 249
 250 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
 251 static __inline pml4_entry_t *
 252 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 253 {
 254         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
 255 }
 256
 257 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 258 static __inline pdp_entry_t *
 259 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
 260 {
 261         pdp_entry_t *pdpe;
 262
 263         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
 264         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
 265 }
 266
 267 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 268 static __inline pdp_entry_t *
 269 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 270 {
 271         pml4_entry_t *pml4e;
 272
 273         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
 274         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
 275                 return NULL;
 276         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
 277 }
 278
 279 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 280 static __inline pd_entry_t *
 281 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 282 {
 283         pd_entry_t *pde;
 284
 285         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
 286         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
 287 }
 288
 289 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 290 static __inline pd_entry_t *
 291 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 292 {
 293         pdp_entry_t *pdpe;
 294
 295         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
 296         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
 297                  return NULL;
 298         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
 299 }
 300
 301 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 302 static __inline pt_entry_t *
 303 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
 304 {
 305         pt_entry_t *pte;
 306
 307         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
 308         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 309 }
 310
 311 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 312 static __inline pt_entry_t *
 313 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 314 {
 315         pd_entry_t *pde;
 316
 317         pde = pmap_pde(pmap, va);
 318         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
 319                 return NULL;
 320         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
 321                 return ((pt_entry_t *)pde);
 322         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
 323 }
 324
 325
 326 #if JGV
 327 PMAP_INLINE pt_entry_t *
 328 vtopte(vm_offset_t va)
 329 {
 330         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
 331                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 332
 333         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
 334 }
 335
 336 static __inline pd_entry_t *
 337 vtopde(vm_offset_t va)
 338 {
 339         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
 340                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 341
 342         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
 343 }
 344 #else
 345 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
 346 vtopte(vm_offset_t va)
 347 {
 348         pt_entry_t *x;
 349         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 350         assert(x != NULL);
 351         return x;
 352 }
 353
 354 static __inline pd_entry_t *
 355 vtopde(vm_offset_t va)
 356 {
 357         pd_entry_t *x;
 358         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
 359         assert(x != NULL);
 360         return x;
 361 }
 362 #endif
 363
 364 static uint64_t
 365 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
 366 {
 367         uint64_t ret;
 368
 369         ret = *firstaddr;
 370 #if JGV
 371         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
 372 #endif
 373         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
 374         return (ret);
 375 }
 376
 377 static void
 378 create_dmap_vmm(vm_paddr_t *firstaddr)
 379 {
 380         void *stack_addr;
 381         int pml4_stack_index;
 382         int pdp_stack_index;
 383         int pd_stack_index;
 384         long i,j;
 385         int regs[4];
 386         int amd_feature;
 387
 388         uint64_t KPDP_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
 389         uint64_t KPDP_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 390         uint64_t KPD_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 391
 392         pml4_entry_t *KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 393         pdp_entry_t *KPDP_DMAP_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_DMAP_phys);
 394         pdp_entry_t *KPDP_VSTACK_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_VSTACK_phys);
 395         pd_entry_t *KPD_VSTACK_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_VSTACK_phys);
 396
 397         bzero(KPDP_DMAP_virt, NDMPML4E * PAGE_SIZE);
 398         bzero(KPDP_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 399         bzero(KPD_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 400
 401         do_cpuid(0x80000001, regs);
 402         amd_feature = regs[3];
 403
 404         /* Build the mappings for the first 512GB */
 405         if (amd_feature & AMDID_PAGE1GB) {
 406                 /* In pages of 1 GB, if supported */
 407                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 408                         KPDP_DMAP_virt[i] = ((uint64_t)i << PDPSHIFT);
 409                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 410                 }
 411         } else {
 412                 /* In page of 2MB, otherwise */
 413                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 414                         uint64_t KPD_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 415                         pd_entry_t *KPD_DMAP_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_DMAP_phys);
 416
 417                         bzero(KPD_DMAP_virt, PAGE_SIZE);
 418
 419                         KPDP_DMAP_virt[i] = KPD_DMAP_phys;
 420                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 421
 422                         /* For each PD, we have to allocate NPTEPG PT */
 423                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
 424                                 KPD_DMAP_virt[j] = (i << PDPSHIFT) | (j << PDRSHIFT);
 425                                 KPD_DMAP_virt[j] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 426                         }
 427                 }
 428         }
 429
 430         /* DMAP for the first 512G */
 431         KPML4virt[0] = KPDP_DMAP_phys;
 432         KPML4virt[0] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 433
 434         /* create a 2 MB map of the new stack */
 435         pml4_stack_index = (uint64_t)&stack_addr >> PML4SHIFT;
 436         KPML4virt[pml4_stack_index] = KPDP_VSTACK_phys;
 437         KPML4virt[pml4_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 438
 439         pdp_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PML4MASK) >> PDPSHIFT;
 440         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] = KPD_VSTACK_phys;
 441         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 442
 443         pd_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PDPMASK) >> PDRSHIFT;
 444         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] = (uint64_t) vkernel_stack;
 445         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_PS;
 446 }
 447
 448 static void
 449 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 450 {
 451         int i;
 452         pml4_entry_t *KPML4virt;
 453         pdp_entry_t *KPDPvirt;
 454         pd_entry_t *KPDvirt;
 455         pt_entry_t *KPTvirt;
 456         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
 457         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
 458         int kpdi = pmap_pde_index(ptov_offset);
 459
 460         /*
 461          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
 462          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
 463          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
 464          *
 465          * Maxmem is in pages.
 466          */
 467         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
 468         /*
 469          * Allocate pages
 470          */
 471         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
 472         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
 473         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
 474         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
 475
 476         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 477         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
 478         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
 479         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
 480
 481         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
 482         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
 483         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
 484         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
 485
 486         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
 487         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
 488                 KPDvirt[i + kpdi] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
 489                 KPDvirt[i + kpdi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 490         }
 491
 492         /* And connect up the PD to the PDP */
 493         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
 494                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
 495                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 496         }
 497
 498         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
 499         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
 500         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 501
 502         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
 503         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
 504         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 505 }
 506
 507 /*
 508  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
 509  */
 510 void
 511 pmap_page_init(struct vm_page *m)
 512 {
 513         vm_page_init(m);
 514         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 515 }
 516
 517 /*
 518  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 519  *
 520  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 521  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 522  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 523  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 524  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 525  *      (physical) address starting relative to 0]
 526  */
 527 void
 528 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 529 {
 530         vm_offset_t va;
 531         pt_entry_t *pte;
 532
 533         /*
 534          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
 535          */
 536         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
 537
 538         /* Create the DMAP for the VMM */
 539         if (vmm_enabled) {
 540                 create_dmap_vmm(firstaddr);
 541         }
 542
 543         virtual_start = KvaStart;
 544         virtual_end = KvaEnd;
 545
 546         /*
 547          * Initialize protection array.
 548          */
 549         i386_protection_init();
 550
 551         /*
 552          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 553          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 554          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 555          *
 556          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
 557          * for mmu pages.
 558          */
 559         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 560         kernel_pmap.pm_count = 1;
 561         /* don't allow deactivation */
 562         CPUMASK_ASSALLONES(kernel_pmap.pm_active);
 563         kernel_pmap.pm_pteobj = NULL;   /* see pmap_init */
 564         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
 565         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
 566         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
 567         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin, "pmapbootstrap");
 568
 569         /*
 570          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 571          * mapping of pages.
 572          */
 573 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 574         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 575
 576         va = virtual_start;
 577         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 578         /*
 579          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 580          */
 581         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 582
 583 #if JGV
 584         /*
 585          * Crashdump maps.
 586          */
 587         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 588 #endif
 589
 590         /*
 591          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 592          * /dev/mem.
 593          */
 594         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 595
 596         /*
 597          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 598          * XXX msgbufmap is not used.
 599          */
 600         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 601                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 602
 603         virtual_start = va;
 604
 605         *CMAP1 = 0;
 606         /* Not ready to do an invltlb yet for VMM*/
 607         if (!vmm_enabled)
 608                 cpu_invltlb();
 609
 610 }
 611
 612 /*
 613  *      Initialize the pmap module.
 614  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 615  *      system needs to map virtual memory.
 616  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 617  *      way, discontiguous physical memory.
 618  */
 619 void
 620 pmap_init(void)
 621 {
 622         int i;
 623         int initial_pvs;
 624
 625         /*
 626          * object for kernel page table pages
 627          */
 628         /* JG I think the number can be arbitrary */
 629         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
 630         kernel_pmap.pm_pteobj = kptobj;
 631
 632         /*
 633          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 634          * pv_head_table.
 635          */
 636         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 637                 vm_page_t m;
 638
 639                 m = &vm_page_array[i];
 640                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 641                 m->md.pv_list_count = 0;
 642         }
 643
 644         /*
 645          * init the pv free list
 646          */
 647         initial_pvs = vm_page_array_size;
 648         if (initial_pvs < MINPV)
 649                 initial_pvs = MINPV;
 650         pvzone = &pvzone_store;
 651         pvinit = (struct pv_entry *)
 652                 kmem_alloc(&kernel_map,
 653                            initial_pvs * sizeof (struct pv_entry),
 654                            VM_SUBSYS_PVENTRY);
 655         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 656                 initial_pvs);
 657
 658         /*
 659          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 660          */
 661         pmap_initialized = TRUE;
 662 }
 663
 664 /*
 665  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 666  * high water mark so that the system can recover from excessive
 667  * numbers of pv entries.
 668  */
 669 void
 670 pmap_init2(void)
 671 {
 672         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 673
 674         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 675         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 676         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 677         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 678         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT);
 679 }
 680
 681
 682 /***************************************************
 683  * Low level helper routines.....
 684  ***************************************************/
 685
 686 /*
 687  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
 688  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
 689  * be managed anyhow.
 690  *
 691  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
 692  * this function only applies to the kernel pmap.
 693  */
 694 static int
 695 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 696 {
 697         if (pmap != &kernel_pmap)
 698                 return 1;
 699         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 700                 return 1;
 701         else
 702                 return 0;
 703 }
 704
 705 /*
 706  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
 707  *
 708  * No requirements.
 709  */
 710 vm_paddr_t
 711 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 712 {
 713         vm_paddr_t rtval;
 714         pt_entry_t *pte;
 715         pd_entry_t pde, *pdep;
 716
 717         lwkt_gettoken(&vm_token);
 718         rtval = 0;
 719         pdep = pmap_pde(pmap, va);
 720         if (pdep != NULL) {
 721                 pde = *pdep;
 722                 if (pde) {
 723                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
 724                                 /* JGV */
 725                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 726                         } else {
 727                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
 728                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 729                         }
 730                 }
 731         }
 732         lwkt_reltoken(&vm_token);
 733         return rtval;
 734 }
 735
 736 /*
 737  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
 738  * vm_fault_page[_quick]().
 739  */
 740 vm_page_t
 741 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap __unused, vm_offset_t vaddr __unused,
 742                       vm_prot_t prot __unused)
 743 {
 744         return(NULL);
 745 }
 746
 747 /*
 748  *      Routine:        pmap_kextract
 749  *      Function:
 750  *              Extract the physical page address associated
 751  *              kernel virtual address.
 752  */
 753 vm_paddr_t
 754 pmap_kextract(vm_offset_t va)
 755 {
 756         pd_entry_t pde;
 757         vm_paddr_t pa;
 758
 759         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 760
 761         /*
 762          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
 763          */
 764 #if 0
 765         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
 766                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
 767         } else {
 768 #endif
 769                 pde = *vtopde(va);
 770                 if (pde & VPTE_PS) {
 771                         /* JGV */
 772                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 773                 } else {
 774                         /*
 775                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
 776                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
 777                          * be used to access the PTE because it would use the
 778                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
 779                          * because the page table page is preserved by the
 780                          * promotion.
 781                          */
 782                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
 783                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 784                 }
 785 #if 0
 786         }
 787 #endif
 788         return pa;
 789 }
 790
 791 /***************************************************
 792  * Low level mapping routines.....
 793  ***************************************************/
 794
 795 /*
 796  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
 797  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
 798  *
 799  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
 800  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.  The
 801  * new semantics for kenter require use to do an UNCONDITIONAL invalidation,
 802  * because the entry may have previously been cleared without an invalidation.
 803  */
 804 void
 805 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 806 {
 807         pt_entry_t *pte;
 808         pt_entry_t npte;
 809
 810         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 811         npte = pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 812         pte = vtopte(va);
 813
 814 #if 1
 815         *pte = 0;
 816         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 817 #else
 818         if (*pte & VPTE_V)
 819                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 820 #endif
 821         *pte = npte;
 822 }
 823
 824 /*
 825  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
 826  * cpu only.
 827  *
 828  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus without
 829  * proper invalidation.
 830  */
 831 int
 832 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 833 {
 834         pt_entry_t *ptep;
 835         pt_entry_t npte;
 836         int res;
 837
 838         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 839
 840         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 841         ptep = vtopte(va);
 842 #if 1
 843         res = 1;
 844 #else
 845         /* FUTURE */
 846         res = (*ptep != 0);
 847 #endif
 848
 849         if (*ptep & VPTE_V)
 850                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
 851         *ptep = npte;
 852
 853         return res;
 854 }
 855
 856 int
 857 pmap_kenter_noinval(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 858 {
 859         pt_entry_t *ptep;
 860         pt_entry_t npte;
 861         int res;
 862
 863         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 864
 865         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 866         ptep = vtopte(va);
 867 #if 1
 868         res = 1;
 869 #else
 870         /* FUTURE */
 871         res = (*ptep != 0);
 872 #endif
 873
 874         *ptep = npte;
 875
 876         return res;
 877 }
 878
 879 /*
 880  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
 881  */
 882 void
 883 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 884 {
 885         pt_entry_t *pte;
 886
 887         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 888
 889         pte = vtopte(va);
 890         *pte = 0;
 891         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 892 }
 893
 894 /*
 895  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
 896  * only with this cpu.
 897  *
 898  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
 899  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
 900  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
 901  */
 902 void
 903 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
 904 {
 905         pt_entry_t *pte;
 906
 907         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 908
 909         pte = vtopte(va);
 910         *pte = 0;
 911         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
 912 }
 913
 914 void
 915 pmap_kremove_noinval(vm_offset_t va)
 916 {
 917         pt_entry_t *pte;
 918
 919         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 920
 921         pte = vtopte(va);
 922         *pte = 0;
 923 }
 924
 925 /*
 926  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 927  *      virtual address space.
 928  *
 929  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 930  *      specified memory.
 931  */
 932 vm_offset_t
 933 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 934 {
 935         return PHYS_TO_DMAP(start);
 936 }
 937
 938 /*
 939  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
 940  */
 941 void
 942 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 943 {
 944         vm_offset_t end_va;
 945
 946         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 947         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 948
 949         while (va < end_va) {
 950                 pt_entry_t *pte;
 951
 952                 pte = vtopte(va);
 953                 *pte = 0;
 954                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 955                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 956                 va += PAGE_SIZE;
 957                 m++;
 958         }
 959 }
 960
 961 /*
 962  * Undo the effects of pmap_qenter*().
 963  */
 964 void
 965 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 966 {
 967         vm_offset_t end_va;
 968
 969         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 970         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 971
 972         while (va < end_va) {
 973                 pt_entry_t *pte;
 974
 975                 pte = vtopte(va);
 976                 atomic_swap_long(pte, 0);
 977                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 978                 va += PAGE_SIZE;
 979         }
 980 }
 981
 982 void
 983 pmap_qremove_quick(vm_offset_t va, int count)
 984 {
 985         vm_offset_t end_va;
 986
 987         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 988         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 989
 990         while (va < end_va) {
 991                 pt_entry_t *pte;
 992
 993                 pte = vtopte(va);
 994                 atomic_swap_long(pte, 0);
 995                 cpu_invlpg((void *)va);
 996                 va += PAGE_SIZE;
 997         }
 998 }
 999
1000 void
1001 pmap_qremove_noinval(vm_offset_t va, int count)
1002 {
1003         vm_offset_t end_va;
1004
1005         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1006         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
1007
1008         while (va < end_va) {
1009                 pt_entry_t *pte;
1010
1011                 pte = vtopte(va);
1012                 atomic_swap_long(pte, 0);
1013                 va += PAGE_SIZE;
1014         }
1015 }
1016
1017 /*
1018  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
1019  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
1020  *
1021  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
1022  * the call should be made with a critical section held so the page's object
1023  * association remains valid on return.
1024  */
1025 static vm_page_t
1026 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1027 {
1028         vm_page_t m;
1029
1030         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
1031         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
1032
1033         return(m);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1038  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1039  */
1040 void
1041 pmap_init_thread(thread_t td)
1042 {
1043         /* enforce pcb placement */
1044         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1045         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1046         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
1047 }
1048
1049 /*
1050  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1051  */
1052 void
1053 pmap_init_proc(struct proc *p)
1054 {
1055 }
1056
1057 /***************************************************
1058  * Page table page management routines.....
1059  ***************************************************/
1060
1061 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
1062                         vm_page_t m);
1063
1064 /*
1065  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1066  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1067  *
1068  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
1069  * on the page.
1070  */
1071 static int
1072 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1073 {
1074         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
1075         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1076                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1077
1078         if (m->hold_count == 1) {
1079                 /*
1080                  * Unmap the page table page.
1081                  */
1082                 //abort(); /* JG */
1083                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
1084
1085                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1086                         /* PDP page */
1087                         pml4_entry_t *pml4;
1088                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1089                         *pml4 = 0;
1090                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1091                         /* PD page */
1092                         pdp_entry_t *pdp;
1093                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1094                         *pdp = 0;
1095                 } else {
1096                         /* PT page */
1097                         pd_entry_t *pd;
1098                         pd = pmap_pde(pmap, va);
1099                         *pd = 0;
1100                 }
1101
1102                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1103                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1104
1105                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1106                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1107
1108                 if (m->pindex < NUPDE) {
1109                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1110                         vm_page_t pdpg;
1111
1112                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1113                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
1114                 }
1115                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1116                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1117                         vm_page_t pdppg;
1118
1119                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1120                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
1121                 }
1122
1123                 /*
1124                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1125                  * after we decrement wire_count.
1126                  *
1127                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1128                  * multiple wire counts.
1129                  */
1130                 vm_page_unhold(m);
1131                 --m->wire_count;
1132                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1133                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1134                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1135                 vm_page_flash(m);
1136                 vm_page_free_zero(m);
1137                 return 1;
1138         } else {
1139                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1140                 vm_page_unhold(m);
1141                 vm_page_wakeup(m);
1142                 return 0;
1143         }
1144 }
1145
1146 static __inline int
1147 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1148 {
1149         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1150         if (m->hold_count > 1) {
1151                 vm_page_unhold(m);
1152                 return 0;
1153         } else {
1154                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1155         }
1156 }
1157
1158 /*
1159  * After removing a page table entry, this routine is used to
1160  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1161  */
1162 static int
1163 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1164 {
1165         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1166         vm_pindex_t ptepindex;
1167
1168         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1169
1170         if (mpte == NULL) {
1171                 /*
1172                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1173                  */
1174                 if (pmap == &kernel_pmap)
1175                         return(0);
1176                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1177                 if (pmap->pm_ptphint &&
1178                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1179                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1180                 } else {
1181                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1182                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1183                         vm_page_wakeup(mpte);
1184                 }
1185         }
1186
1187         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1192  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1193  *
1194  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1195  * space, never kernel address space.
1196  */
1197 void
1198 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1199 {
1200         pmap_pinit(pmap);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1205  * such as one in a vmspace structure.
1206  */
1207 void
1208 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1209 {
1210         vm_page_t ptdpg;
1211
1212         /*
1213          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1214          * page directory table.
1215          */
1216         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1217                 pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)
1218                         kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE,
1219                                             VM_SUBSYS_PML4);
1220         }
1221
1222         /*
1223          * Allocate an object for the ptes
1224          */
1225         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1226                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1227
1228         /*
1229          * Allocate the page directory page, unless we already have
1230          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1231          * already be set appropriately.
1232          */
1233         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1234                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj,
1235                                      NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1236                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1237                                      VM_ALLOC_ZERO);
1238                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1239                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1240                 vm_page_wire(ptdpg);
1241                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1242                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1243         }
1244         pmap->pm_count = 1;
1245         CPUMASK_ASSZERO(pmap->pm_active);
1246         pmap->pm_ptphint = NULL;
1247         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1248         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1249         spin_init(&pmap->pm_spin, "pmapinit");
1250         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1251         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1252         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1257  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1258  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1259  * of cleanup work to do here.
1260  *
1261  * No requirements.
1262  */
1263 void
1264 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1265 {
1266         vm_page_t p;
1267
1268         KKASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active));
1269         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1270                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1271                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1272                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1273                 p->wire_count--;
1274                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1275                 vm_page_free_zero(p);
1276                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1277         }
1278         if (pmap->pm_pml4) {
1279                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1280                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1281         }
1282         if (pmap->pm_pteobj) {
1283                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1284                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1285         }
1286 }
1287
1288 /*
1289  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1290  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1291  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1292  * then copies the template.
1293  *
1294  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1295  *
1296  * No requirements.
1297  */
1298 void
1299 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1300 {
1301         spin_lock(&pmap_spin);
1302         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1303         spin_unlock(&pmap_spin);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1308  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1309  *
1310  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1311  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1312  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1313  */
1314 static int
1315 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1316 {
1317         /*
1318          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1319          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1320          * might as well be placed directly into the zero queue.
1321          */
1322         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1323                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1324                 return 0;
1325         }
1326
1327         /*
1328          * Remove the page table page from the processes address space.
1329          */
1330         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1331                 /*
1332                  * We are the pml4 table itself.
1333                  */
1334                 /* XXX anything to do here? */
1335         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1336                 /*
1337                  * We are a PDP page.
1338                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1339                  */
1340                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1341                 KKASSERT(m4 != NULL);
1342                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1343                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1344                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1345                 pml4[idx] = 0;
1346                 m4->hold_count--;
1347                 /* JG What about wire_count? */
1348         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1349                 /*
1350                  * We are a PD page.
1351                  * We look for the PDP entry that points to us.
1352                  */
1353                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1354                 KKASSERT(m3 != NULL);
1355                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1356                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1357                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1358                 pdp[idx] = 0;
1359                 m3->hold_count--;
1360                 /* JG What about wire_count? */
1361         } else {
1362                 /* We are a PT page.
1363                  * We look for the PD entry that points to us.
1364                  */
1365                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1366                 KKASSERT(m2 != NULL);
1367                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1368                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1369                 pd[idx] = 0;
1370                 m2->hold_count--;
1371                 /* JG What about wire_count? */
1372         }
1373         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1374         --pmap->pm_stats.resident_count;
1375
1376         if (p->hold_count)  {
1377                 panic("pmap_release: freeing held pt page "
1378                       "pmap=%p pg=%p dmap=%p pi=%ld {%ld,%ld,%ld}",
1379                       pmap, p, (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(p)),
1380                       p->pindex, NUPDE, NUPDPE, PML4PML4I);
1381         }
1382         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1383                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1384
1385         /*
1386          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1387          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1388          * However, still clean it up.
1389          */
1390         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1391                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1392                 vm_page_wakeup(p);
1393         } else {
1394                 abort();
1395                 p->wire_count--;
1396                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1397                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1398                 vm_page_free(p);
1399         }
1400         return 1;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * this routine is called if the page table page is not
1405  * mapped correctly.
1406  */
1407 static vm_page_t
1408 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1409 {
1410         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1411
1412         /*
1413          * Find or fabricate a new pagetable page.  Handle allocation
1414          * races by checking m->valid.
1415          */
1416         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1417                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1418
1419         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1420                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1421
1422         /*
1423          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1424          * the caller.
1425          */
1426         m->hold_count++;
1427         vm_page_wire(m);
1428
1429         /*
1430          * Map the pagetable page into the process address space, if
1431          * it isn't already there.
1432          */
1433         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1434
1435         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1436                 pml4_entry_t *pml4;
1437                 vm_pindex_t pml4index;
1438
1439                 /* Wire up a new PDP page */
1440                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1441                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1442                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
1443                     VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1444                     VPTE_A | VPTE_M;
1445         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1446                 vm_pindex_t pml4index;
1447                 vm_pindex_t pdpindex;
1448                 pml4_entry_t *pml4;
1449                 pdp_entry_t *pdp;
1450
1451                 /* Wire up a new PD page */
1452                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1453                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1454
1455                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1456                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1457                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1458                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1459                              == NULL) {
1460                                 --m->wire_count;
1461                                 vm_page_free(m);
1462                                 return (NULL);
1463                         }
1464                 } else {
1465                         /* Add reference to the PDP page */
1466                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1467                         pdppg->hold_count++;
1468                 }
1469                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1470
1471                 /* Now find the pdp page */
1472                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1473                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1474                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1475                        VPTE_A | VPTE_M;
1476         } else {
1477                 vm_pindex_t pml4index;
1478                 vm_pindex_t pdpindex;
1479                 pml4_entry_t *pml4;
1480                 pdp_entry_t *pdp;
1481                 pd_entry_t *pd;
1482
1483                 /* Wire up a new PT page */
1484                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1485                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1486
1487                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1488                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1489                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1490                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1491                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1492                          * the missing PDP page and will also allocate
1493                          * the PD page we need.
1494                          */
1495                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1496                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1497                              == NULL) {
1498                                 --m->wire_count;
1499                                 vm_page_free(m);
1500                                 return (NULL);
1501                         }
1502                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1503                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1504                 } else {
1505                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1506                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1507                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1508                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1509                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1510                                      == NULL) {
1511                                         --m->wire_count;
1512                                         vm_page_free(m);
1513                                         return (NULL);
1514                                 }
1515                         } else {
1516                                 /* Add reference to the PD page */
1517                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1518                                 pdpg->hold_count++;
1519                         }
1520                 }
1521                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1522
1523                 /* Now we know where the page directory page is */
1524                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1525                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1526                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1527                       VPTE_A | VPTE_M;
1528         }
1529
1530         /*
1531          * Set the page table hint
1532          */
1533         pmap->pm_ptphint = m;
1534         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1535         vm_page_wakeup(m);
1536
1537         return m;
1538 }
1539
1540 /*
1541  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1542  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1543  *
1544  * Only used with user pmaps.
1545  */
1546 static vm_page_t
1547 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1548 {
1549         vm_pindex_t ptepindex;
1550         pd_entry_t *pd;
1551         vm_page_t m;
1552
1553         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1554
1555         /*
1556          * Calculate pagetable page index
1557          */
1558         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1559
1560         /*
1561          * Get the page directory entry
1562          */
1563         pd = pmap_pde(pmap, va);
1564
1565         /*
1566          * This supports switching from a 2MB page to a
1567          * normal 4K page.
1568          */
1569         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1570                 panic("no promotion/demotion yet");
1571                 *pd = 0;
1572                 pd = NULL;
1573                 /*cpu_invltlb();*/
1574                 /*smp_invltlb();*/
1575         }
1576
1577         /*
1578          * If the page table page is mapped, we just increment the
1579          * hold count, and activate it.
1580          */
1581         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1582                 /* YYY hint is used here on i386 */
1583                 m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1584                 pmap->pm_ptphint = m;
1585                 vm_page_hold(m);
1586                 vm_page_wakeup(m);
1587                 return m;
1588         }
1589         /*
1590          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1591          */
1592         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1593 }
1594
1595
1596 /***************************************************
1597  * Pmap allocation/deallocation routines.
1598  ***************************************************/
1599
1600 /*
1601  * Release any resources held by the given physical map.
1602  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1603  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1604  *
1605  * Caller must hold pmap->pm_token
1606  */
1607 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1608
1609 void
1610 pmap_release(struct pmap *pmap)
1611 {
1612         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1613         struct rb_vm_page_scan_info info;
1614
1615         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1616
1617         lwkt_gettoken(&vm_token);
1618 #if defined(DIAGNOSTIC)
1619         if (object->ref_count != 1)
1620                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1621 #endif
1622
1623         info.pmap = pmap;
1624         info.object = object;
1625
1626         KASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active),
1627                 ("pmap %p still active! %016jx",
1628                 pmap,
1629                 (uintmax_t)CPUMASK_LOWMASK(pmap->pm_active)));
1630
1631         spin_lock(&pmap_spin);
1632         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1633         spin_unlock(&pmap_spin);
1634
1635         vm_object_hold(object);
1636         do {
1637                 info.error = 0;
1638                 info.mpte = NULL;
1639                 info.limit = object->generation;
1640
1641                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1642                                         pmap_release_callback, &info);
1643                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1644                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1645                                 info.error = 1;
1646                 }
1647         } while (info.error);
1648         vm_object_drop(object);
1649         lwkt_reltoken(&vm_token);
1650 }
1651
1652 static int
1653 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1654 {
1655         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1656
1657         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1658                 info->mpte = p;
1659                 return(0);
1660         }
1661         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1662                 info->error = 1;
1663                 return(-1);
1664         }
1665         if (info->object->generation != info->limit) {
1666                 info->error = 1;
1667                 return(-1);
1668         }
1669         return(0);
1670 }
1671
1672 /*
1673  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1674  *
1675  * No requirements.
1676  */
1677 void
1678 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1679 {
1680         vm_offset_t addr;
1681         vm_paddr_t paddr;
1682         vm_offset_t ptppaddr;
1683         vm_page_t nkpg;
1684         pd_entry_t *pde, newpdir;
1685         pdp_entry_t newpdp;
1686
1687         addr = kend;
1688
1689         vm_object_hold(kptobj);
1690         if (kernel_vm_end == 0) {
1691                 kernel_vm_end = KvaStart;
1692                 nkpt = 0;
1693                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1694                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1695                         nkpt++;
1696                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1697                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1698                                 break;
1699                         }
1700                 }
1701         }
1702         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1703         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1704                 addr = kernel_map.max_offset;
1705         while (kernel_vm_end < addr) {
1706                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1707                 if (pde == NULL) {
1708                         /* We need a new PDP entry */
1709                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1710                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1711                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1712                         if (nkpg == NULL) {
1713                                 panic("pmap_growkernel: no memory to "
1714                                       "grow kernel");
1715                         }
1716                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1717                         pmap_zero_page(paddr);
1718                         newpdp = (pdp_entry_t)(paddr |
1719                             VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1720                             VPTE_A | VPTE_M);
1721                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1722                         nkpt++;
1723                         continue; /* try again */
1724                 }
1725                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1726                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1727                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1728                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1729                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1730                                 break;
1731                         }
1732                         continue;
1733                 }
1734
1735                 /*
1736                  * This index is bogus, but out of the way
1737                  */
1738                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1739                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1740                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1741                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1742                 if (nkpg == NULL)
1743                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1744
1745                 vm_page_wire(nkpg);
1746                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1747                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1748                 newpdir = (pd_entry_t)(ptppaddr |
1749                     VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1750                     VPTE_A | VPTE_M);
1751                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1752                 nkpt++;
1753
1754                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1755                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1756                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1757                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1758                         break;
1759                 }
1760         }
1761         vm_object_drop(kptobj);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Add a reference to the specified pmap.
1766  *
1767  * No requirements.
1768  */
1769 void
1770 pmap_reference(pmap_t pmap)
1771 {
1772         if (pmap) {
1773                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1774                 ++pmap->pm_count;
1775                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1776         }
1777 }
1778
1779 /************************************************************************
1780  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1781  ************************************************************************
1782  *
1783  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1784  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1785  * calls to the real kernel.
1786  */
1787 void
1788 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1789 {
1790         int r;
1791         void *rp;
1792         vpte_t vpte;
1793
1794         /*
1795          * If VMM enable, don't do nothing, we
1796          * are able to use real page tables
1797          */
1798         if (vmm_enabled)
1799                 return;
1800
1801 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1802
1803         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1804                 panic("vmspace_create() failed");
1805
1806         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1807                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1808                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1809                           MemImageFd, 0);
1810         if (rp == MAP_FAILED)
1811                 panic("vmspace_mmap: failed");
1812         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1813                          MADV_NOSYNC, 0);
1814         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
1815         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1816                              MADV_SETMAP, vpte);
1817         if (r < 0)
1818                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1819 }
1820
1821 void
1822 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1823 {
1824         /*
1825          * If VMM enable, don't do nothing, we
1826          * are able to use real page tables
1827          */
1828         if (vmm_enabled)
1829                 return;
1830
1831         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1832                 panic("vmspace_destroy() failed");
1833 }
1834
1835 /***************************************************
1836 * page management routines.
1837  ***************************************************/
1838
1839 /*
1840  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1841  * called from an interrupt.
1842  */
1843 static __inline void
1844 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1845 {
1846         pv_entry_count--;
1847         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1848         zfree(pvzone, pv);
1849 }
1850
1851 /*
1852  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1853  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1854  */
1855 static pv_entry_t
1856 get_pv_entry(void)
1857 {
1858         pv_entry_count++;
1859         if (pv_entry_high_water &&
1860                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1861                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1862                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1863                 wakeup(&vm_pages_needed);
1864         }
1865         return zalloc(pvzone);
1866 }
1867
1868 /*
1869  * This routine is very drastic, but can save the system
1870  * in a pinch.
1871  *
1872  * No requirements.
1873  */
1874 void
1875 pmap_collect(void)
1876 {
1877         int i;
1878         vm_page_t m;
1879         static int warningdone=0;
1880
1881         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1882                 return;
1883         lwkt_gettoken(&vm_token);
1884         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1885
1886         if (warningdone < 5) {
1887                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
1888                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1889                 warningdone++;
1890         }
1891
1892         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1893                 m = &vm_page_array[i];
1894                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1895                         continue;
1896                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1897                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1898                                 pmap_remove_all(m);
1899                         }
1900                         vm_page_wakeup(m);
1901                 }
1902         }
1903         lwkt_reltoken(&vm_token);
1904 }
1905
1906
1907 /*
1908  * If it is the first entry on the list, it is actually
1909  * in the header and we must copy the following entry up
1910  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1911  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1912  *
1913  * caller must hold vm_token.
1914  */
1915 static int
1916 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1917 {
1918         pv_entry_t pv;
1919         int rtval;
1920
1921         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1922                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1923                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1924                                 break;
1925                 }
1926         } else {
1927                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1928                         if (va == pv->pv_va)
1929                                 break;
1930                 }
1931         }
1932
1933         /*
1934          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1935          * managed, even if the page being removed IS managed.
1936          */
1937         rtval = 0;
1938         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1939         if (pv) {
1940                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1941                 m->md.pv_list_count--;
1942                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1943                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1944                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1945                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1946                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1947                 ++pmap->pm_generation;
1948                 KKASSERT(pmap->pm_pteobj != NULL);
1949                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1950                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1951                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1952                 free_pv_entry(pv);
1953         }
1954         return rtval;
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1959  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1960  */
1961 static void
1962 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1963 {
1964         pv_entry_t pv;
1965
1966         crit_enter();
1967         pv = get_pv_entry();
1968         pv->pv_va = va;
1969         pv->pv_pmap = pmap;
1970         pv->pv_ptem = mpte;
1971
1972         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1973         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1974         m->md.pv_list_count++;
1975         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1976
1977         crit_exit();
1978 }
1979
1980 /*
1981  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1982  */
1983 static int
1984 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1985 {
1986         pt_entry_t oldpte;
1987         vm_page_t m;
1988
1989         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1990         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1991                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1992         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1993
1994 #if 0
1995         /*
1996          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1997          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1998          * the SMP case.
1999          */
2000         if (oldpte & PG_G)
2001                 cpu_invlpg((void *)va);
2002 #endif
2003         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2004         --pmap->pm_stats.resident_count;
2005         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
2006                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
2007                 if (oldpte & VPTE_M) {
2008 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2009                         if (pmap_nw_modified(oldpte)) {
2010                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
2011                                         "writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2012                                         va, oldpte);
2013                         }
2014 #endif
2015                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
2016                                 vm_page_dirty(m);
2017                 }
2018                 if (oldpte & VPTE_A)
2019                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2020                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2021         } else {
2022                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
2023         }
2024
2025         return 0;
2026 }
2027
2028 /*
2029  * pmap_remove_page:
2030  *
2031  *      Remove a single page from a process address space.
2032  *
2033  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2034  *      not kernel_pmap.
2035  */
2036 static void
2037 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
2038 {
2039         pt_entry_t *pte;
2040
2041         pte = pmap_pte(pmap, va);
2042         if (pte == NULL)
2043                 return;
2044         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
2045                 return;
2046         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2047 }
2048
2049 /*
2050  * Remove the given range of addresses from the specified map.
2051  *
2052  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
2053  * the page size.
2054  *
2055  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2056  * not kernel_pmap.
2057  *
2058  * No requirements.
2059  */
2060 void
2061 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2062 {
2063         vm_offset_t va_next;
2064         pml4_entry_t *pml4e;
2065         pdp_entry_t *pdpe;
2066         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2067         pt_entry_t *pte;
2068
2069         if (pmap == NULL)
2070                 return;
2071
2072         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2073         lwkt_gettoken(&vm_token);
2074         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
2075         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2076                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2077                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2078                 return;
2079         }
2080
2081         /*
2082          * special handling of removing one page.  a very
2083          * common operation and easy to short circuit some
2084          * code.
2085          */
2086         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2087                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2088                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
2089                         pmap_remove_page(pmap, sva);
2090                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2091                         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2092                         return;
2093                 }
2094         }
2095
2096         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2097                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2098                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2099                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2100                         if (va_next < sva)
2101                                 va_next = eva;
2102                         continue;
2103                 }
2104
2105                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2106                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2107                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2108                         if (va_next < sva)
2109                                 va_next = eva;
2110                         continue;
2111                 }
2112
2113                 /*
2114                  * Calculate index for next page table.
2115                  */
2116                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2117                 if (va_next < sva)
2118                         va_next = eva;
2119
2120                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2121                 ptpaddr = *pde;
2122
2123                 /*
2124                  * Weed out invalid mappings.
2125                  */
2126                 if (ptpaddr == 0)
2127                         continue;
2128
2129                 /*
2130                  * Check for large page.
2131                  */
2132                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2133                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2134                         KKASSERT(*pde != 0);
2135                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
2136                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2137                         continue;
2138                 }
2139
2140                 /*
2141                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2142                  * by the current page table page, or to the end of the
2143                  * range being removed.
2144                  */
2145                 if (va_next > eva)
2146                         va_next = eva;
2147
2148                 /*
2149                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2150                  */
2151                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2152                     sva += PAGE_SIZE) {
2153                         if (*pte == 0)
2154                                 continue;
2155                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
2156                                 break;
2157                 }
2158         }
2159         lwkt_reltoken(&vm_token);
2160         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2161 }
2162
2163 /*
2164  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2165  * Reflects back modify bits to the pager.
2166  *
2167  * This routine may not be called from an interrupt.
2168  *
2169  * No requirements.
2170  */
2171 static void
2172 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2173 {
2174         pt_entry_t *pte, tpte;
2175         pv_entry_t pv;
2176
2177 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2178         /*
2179          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2180          * pages!
2181          */
2182         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2183                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2184         }
2185 #endif
2186
2187         lwkt_gettoken(&vm_token);
2188         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2189                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2190                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2191
2192                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2193                 KKASSERT(pte != NULL);
2194
2195                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2196                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2197                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2198                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2199
2200                 if (tpte & VPTE_A)
2201                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2202
2203                 /*
2204                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2205                  */
2206                 if (tpte & VPTE_M) {
2207 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2208                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2209                                 kprintf(
2210         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2211                                     pv->pv_va, tpte);
2212                         }
2213 #endif
2214                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2215                                 vm_page_dirty(m);
2216                 }
2217                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2218                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2219                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2220                 m->md.pv_list_count--;
2221                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2222                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2223                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2224                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2225                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2226                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2227                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2228                 free_pv_entry(pv);
2229         }
2230         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2231         lwkt_reltoken(&vm_token);
2232 }
2233
2234 /*
2235  * Removes the page from a particular pmap
2236  */
2237 void
2238 pmap_remove_specific(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2239 {
2240         pt_entry_t *pte, tpte;
2241         pv_entry_t pv;
2242
2243         lwkt_gettoken(&vm_token);
2244 again:
2245         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2246                 if (pv->pv_pmap != pmap)
2247                         continue;
2248
2249                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2250                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2251
2252                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2253                 KKASSERT(pte != NULL);
2254
2255                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2256                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2257                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2258                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2259
2260                 if (tpte & VPTE_A)
2261                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2262
2263                 /*
2264                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2265                  */
2266                 if (tpte & VPTE_M) {
2267                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2268                                 vm_page_dirty(m);
2269                 }
2270                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2271                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2272                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2273                 m->md.pv_list_count--;
2274                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2275                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2276                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2277                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2278                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2279                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2280                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2281                 free_pv_entry(pv);
2282                 goto again;
2283         }
2284         lwkt_reltoken(&vm_token);
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Set the physical protection on the specified range of this map
2289  * as requested.
2290  *
2291  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2292  * not the kernel_pmap.
2293  *
2294  * No requirements.
2295  */
2296 void
2297 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2298 {
2299         vm_offset_t va_next;
2300         pml4_entry_t *pml4e;
2301         pdp_entry_t *pdpe;
2302         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2303         pt_entry_t *pte;
2304
2305         /* JG review for NX */
2306
2307         if (pmap == NULL)
2308                 return;
2309
2310         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2311                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2312                 return;
2313         }
2314
2315         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2316                 return;
2317
2318         lwkt_gettoken(&vm_token);
2319
2320         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2321
2322                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2323                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2324                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2325                         if (va_next < sva)
2326                                 va_next = eva;
2327                         continue;
2328                 }
2329
2330                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2331                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2332                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2333                         if (va_next < sva)
2334                                 va_next = eva;
2335                         continue;
2336                 }
2337
2338                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2339                 if (va_next < sva)
2340                         va_next = eva;
2341
2342                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2343                 ptpaddr = *pde;
2344
2345                 /*
2346                  * Check for large page.
2347                  */
2348                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2349                         /* JG correct? */
2350                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2351                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2352                         continue;
2353                 }
2354
2355                 /*
2356                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2357                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2358                  */
2359                 if (ptpaddr == 0)
2360                         continue;
2361
2362                 if (va_next > eva)
2363                         va_next = eva;
2364
2365                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2366                     sva += PAGE_SIZE) {
2367                         pt_entry_t pbits;
2368                         vm_page_t m;
2369
2370                         /*
2371                          * Clean managed pages and also check the accessed
2372                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2373                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2374                          * access will force a fault rather then setting
2375                          * the modified bit at an unexpected time.
2376                          */
2377                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2378                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2379                                 m = NULL;
2380                                 if (pbits & VPTE_A) {
2381                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2382                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2383                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2384                                 }
2385                                 if (pbits & VPTE_M) {
2386                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2387                                                 if (m == NULL)
2388                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2389                                                 vm_page_dirty(m);
2390                                         }
2391                                 }
2392                         } else {
2393                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2394                         }
2395                 }
2396         }
2397         lwkt_reltoken(&vm_token);
2398 }
2399
2400 /*
2401  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2402  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2403  *
2404  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2405  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2406  *
2407  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2408  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2409  *
2410  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2411  * kernel_pmap.
2412  *
2413  * No requirements.
2414  */
2415 void
2416 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2417            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
2418 {
2419         vm_paddr_t pa;
2420         pd_entry_t *pde;
2421         pt_entry_t *pte;
2422         vm_paddr_t opa;
2423         pt_entry_t origpte, newpte;
2424         vm_page_t mpte;
2425
2426         if (pmap == NULL)
2427                 return;
2428
2429         va = trunc_page(va);
2430
2431         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2432         lwkt_gettoken(&vm_token);
2433
2434         /*
2435          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2436          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2437          */
2438         if (pmap == &kernel_pmap)
2439                 mpte = NULL;
2440         else
2441                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2442
2443         pde = pmap_pde(pmap, va);
2444         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2445                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2446                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2447                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2448         } else {
2449                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2450         }
2451
2452         KKASSERT(pte != NULL);
2453         /*
2454          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2455          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2456          * if an attempt is made to write to the page.
2457          */
2458         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2459         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2460         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2461
2462         if (origpte & VPTE_PS)
2463                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2464
2465         /*
2466          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2467          */
2468         if (origpte && (opa == pa)) {
2469                 /*
2470                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2471                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2472                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2473                  * the PT page will be also.
2474                  */
2475                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2476                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2477                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2478                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2479
2480                 /*
2481                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2482                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2483                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2484                  * bits below.
2485                  */
2486                 if (mpte)
2487                         mpte->hold_count--;
2488
2489                 /*
2490                  * We might be turning off write access to the page,
2491                  * so we go ahead and sense modify status.
2492                  */
2493                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2494                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2495                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2496                                 vm_page_t om;
2497                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2498                                 vm_page_dirty(om);
2499                         }
2500                         pa |= VPTE_MANAGED;
2501                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2502                 }
2503                 goto validate;
2504         }
2505         /*
2506          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2507          * handle validating new mapping.
2508          */
2509         if (opa) {
2510                 int err;
2511                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2512                 if (err)
2513                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2514         }
2515
2516         /*
2517          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2518          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2519          * called at interrupt time.
2520          */
2521         if (pmap_initialized &&
2522             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2523                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2524                 pa |= VPTE_MANAGED;
2525                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2526         }
2527
2528         /*
2529          * Increment counters
2530          */
2531         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2532         if (wired)
2533                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2534
2535 validate:
2536         /*
2537          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2538          */
2539         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V | VPTE_U);
2540
2541         if (wired)
2542                 newpte |= VPTE_WIRED;
2543 //      if (pmap != &kernel_pmap)
2544                 newpte |= VPTE_U;
2545
2546         /*
2547          * If the mapping or permission bits are different from the
2548          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2549          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2550          * to do now is update the bits.
2551          *
2552          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2553          * fault?
2554          */
2555         if ((origpte & ~(VPTE_RW|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2556                 *pte = newpte | VPTE_A;
2557                 if (newpte & VPTE_RW)
2558                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2559         }
2560         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2561         lwkt_reltoken(&vm_token);
2562         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2563 }
2564
2565 /*
2566  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2567  *
2568  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2569  *
2570  * No requirements.
2571  */
2572 void
2573 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2574 {
2575         pt_entry_t *pte;
2576         vm_paddr_t pa;
2577         vm_page_t mpte;
2578         vm_pindex_t ptepindex;
2579         pd_entry_t *ptepa;
2580
2581         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2582
2583         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2584
2585         /*
2586          * Calculate pagetable page index
2587          */
2588         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2589
2590         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2591         lwkt_gettoken(&vm_token);
2592
2593         do {
2594                 /*
2595                  * Get the page directory entry
2596                  */
2597                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2598
2599                 /*
2600                  * If the page table page is mapped, we just increment
2601                  * the hold count, and activate it.
2602                  */
2603                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2604                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2605                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2606                         if (pmap->pm_ptphint &&
2607                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2608                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2609                         } else {
2610                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2611                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2612                                 vm_page_wakeup(mpte);
2613                         }
2614                         if (mpte)
2615                                 mpte->hold_count++;
2616                 } else {
2617                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2618                 }
2619         } while (mpte == NULL);
2620
2621         /*
2622          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2623          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2624          * just return.
2625          */
2626         pte = pmap_pte(pmap, va);
2627         if (*pte & VPTE_V) {
2628                 KKASSERT(mpte != NULL);
2629                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2630                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2631                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2632                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2633                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2634                 return;
2635         }
2636
2637         /*
2638          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2639          */
2640         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2641                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2642                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2643         }
2644
2645         /*
2646          * Increment counters
2647          */
2648         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2649
2650         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2651
2652         /*
2653          * Now validate mapping with RO protection
2654          */
2655         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2656                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2657         else
2658                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2659         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2660         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2661         lwkt_reltoken(&vm_token);
2662         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2663 }
2664
2665 /*
2666  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2667  * to be used for panic dumps.
2668  *
2669  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2670  */
2671 void *
2672 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2673 {
2674         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2675         return ((void *)crashdumpmap);
2676 }
2677
2678 #define MAX_INIT_PT (96)
2679
2680 /*
2681  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2682  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2683  * immediately after an mmap.
2684  *
2685  * No requirements.
2686  */
2687 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2688
2689 void
2690 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2691                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2692                     vm_size_t size, int limit)
2693 {
2694         struct rb_vm_page_scan_info info;
2695         struct lwp *lp;
2696         vm_size_t psize;
2697
2698         /*
2699          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2700          * or object.
2701          */
2702         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2703                 return;
2704
2705         /*
2706          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2707          */
2708         lp = curthread->td_lwp;
2709         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2710                 return;
2711
2712         psize = x86_64_btop(size);
2713
2714         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2715                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2716                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2717                 return;
2718         }
2719
2720         if (psize + pindex > object->size) {
2721                 if (object->size < pindex)
2722                         return;
2723                 psize = object->size - pindex;
2724         }
2725
2726         if (psize == 0)
2727                 return;
2728
2729         /*
2730          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2731          * any valid pages found into the pmap.
2732          *
2733          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2734          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2735          */
2736         info.start_pindex = pindex;
2737         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2738         info.limit = limit;
2739         info.mpte = NULL;
2740         info.addr = addr;
2741         info.pmap = pmap;
2742
2743         vm_object_hold_shared(object);
2744         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2745                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2746         vm_object_drop(object);
2747 }
2748
2749 static
2750 int
2751 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2752 {
2753         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2754         vm_pindex_t rel_index;
2755         /*
2756          * don't allow an madvise to blow away our really
2757          * free pages allocating pv entries.
2758          */
2759         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2760                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2761                     return(-1);
2762         }
2763
2764         /*
2765          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2766          * busy (while holding the object token).
2767          */
2768         if (p->flags & PG_MARKER)
2769                 return 0;
2770         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2771                 return 0;
2772         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2773             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2774                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2775                         vm_page_deactivate(p);
2776                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2777                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2778                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2779         }
2780         vm_page_wakeup(p);
2781         return(0);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2786  * pre-fault the specified address.
2787  *
2788  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2789  * pte is already loaded into the slot.
2790  *
2791  * No requirements.
2792  */
2793 int
2794 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2795 {
2796         pt_entry_t *pte;
2797         pd_entry_t *pde;
2798         int ret;
2799
2800         lwkt_gettoken(&vm_token);
2801         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2802         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2803                 ret = 0;
2804         } else {
2805                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2806                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2807         }
2808         lwkt_reltoken(&vm_token);
2809         return (ret);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2814  *
2815  * The mapping must already exist in the pmap.
2816  * No other requirements.
2817  */
2818 void
2819 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
2820                    vm_map_entry_t entry __unused)
2821 {
2822         pt_entry_t *pte;
2823
2824         if (pmap == NULL)
2825                 return;
2826
2827         lwkt_gettoken(&vm_token);
2828         pte = pmap_pte(pmap, va);
2829
2830         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2831                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2832         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2833                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2834
2835         /*
2836          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2837          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2838          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2839          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2840          * wiring changes.
2841          */
2842         if (wired)
2843                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2844         else
2845                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2846         lwkt_reltoken(&vm_token);
2847 }
2848
2849 /*
2850  *      Copy the range specified by src_addr/len
2851  *      from the source map to the range dst_addr/len
2852  *      in the destination map.
2853  *
2854  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2855  */
2856 void
2857 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2858         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2859 {
2860         /*
2861          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2862          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2863          * be the case.
2864          *
2865          * FIXME!
2866          */
2867         return;
2868 }
2869
2870 /*
2871  * pmap_zero_page:
2872  *
2873  *      Zero the specified physical page.
2874  *
2875  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2876  *      required.
2877  */
2878 void
2879 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2880 {
2881         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2882
2883         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2884 }
2885
2886 /*
2887  * pmap_zero_page:
2888  *
2889  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2890  *      its contents with bzero.
2891  *
2892  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2893  */
2894 void
2895 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2896 {
2897         crit_enter();
2898         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2899         bzero((char *)virt + off, size);
2900         crit_exit();
2901 }
2902
2903 /*
2904  * pmap_copy_page:
2905  *
2906  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2907  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2908  *      is required.
2909  */
2910 void
2911 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2912 {
2913         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2914
2915         crit_enter();
2916         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2917         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2918         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2919         crit_exit();
2920 }
2921
2922 /*
2923  * pmap_copy_page_frag:
2924  *
2925  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2926  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2927  *      is required.
2928  */
2929 void
2930 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2931 {
2932         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2933
2934         crit_enter();
2935         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2936         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2937         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2938               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2939               bytes);
2940         crit_exit();
2941 }
2942
2943 /*
2944  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2945  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2946  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2947  * subset of pmaps for proper page aging.
2948  *
2949  * No other requirements.
2950  */
2951 boolean_t
2952 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2953 {
2954         pv_entry_t pv;
2955         int loops = 0;
2956
2957         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2958                 return FALSE;
2959
2960         crit_enter();
2961         lwkt_gettoken(&vm_token);
2962
2963         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2964                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2965                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2966                         crit_exit();
2967                         return TRUE;
2968                 }
2969                 loops++;
2970                 if (loops >= 16)
2971                         break;
2972         }
2973         lwkt_reltoken(&vm_token);
2974         crit_exit();
2975         return (FALSE);
2976 }
2977
2978 /*
2979  * Remove all pages from specified address space this aids process
2980  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2981  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2982  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2983  * of running down an entire address space.
2984  *
2985  * No other requirements.
2986  */
2987 void
2988 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2989 {
2990         pt_entry_t *pte, tpte;
2991         pv_entry_t pv, npv;
2992         vm_page_t m;
2993         int save_generation;
2994
2995         if (pmap->pm_pteobj)
2996                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2997         lwkt_gettoken(&vm_token);
2998
2999         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3000                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3001                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3002                         continue;
3003                 }
3004
3005                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3006
3007                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3008
3009                 /*
3010                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3011                  * at this time
3012                  */
3013                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
3014                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3015                         continue;
3016                 }
3017                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
3018
3019                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
3020
3021                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3022                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
3023
3024                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3025                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3026
3027                 /*
3028                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3029                  */
3030                 if (tpte & VPTE_M) {
3031                         vm_page_dirty(m);
3032                 }
3033
3034                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3035                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3036                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3037
3038                 m->md.pv_list_count--;
3039                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
3040                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3041                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3042                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3043
3044                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
3045                 free_pv_entry(pv);
3046
3047                 /*
3048                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3049                  * calls and other removals were made.
3050                  */
3051                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3052                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3053                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3054                 }
3055         }
3056         lwkt_reltoken(&vm_token);
3057         if (pmap->pm_pteobj)
3058                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
3059 }
3060
3061 /*
3062  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
3063  */
3064 static boolean_t
3065 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3066 {
3067         pv_entry_t pv;
3068         pt_entry_t *pte;
3069
3070         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3071                 return FALSE;
3072
3073         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3074                 return FALSE;
3075
3076         crit_enter();
3077
3078         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3079                 /*
3080                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3081                  * mark clean_map and ptes as never
3082                  * modified.
3083                  */
3084                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
3085                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3086                                 continue;
3087                 }
3088
3089 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3090                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3091                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3092                         continue;
3093                 }
3094 #endif
3095                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3096                 if (*pte & bit) {
3097                         crit_exit();
3098                         return TRUE;
3099                 }
3100         }
3101         crit_exit();
3102         return (FALSE);
3103 }
3104
3105 /*
3106  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
3107  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
3108  *
3109  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
3110  */
3111 static __inline void
3112 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3113 {
3114         pv_entry_t pv;
3115         pt_entry_t *pte;
3116         pt_entry_t pbits;
3117
3118         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3119                 return;
3120
3121         crit_enter();
3122
3123         /*
3124          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3125          * setting RO do we need to clear the VAC?
3126          */
3127         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3128                 /*
3129                  * don't write protect pager mappings
3130                  */
3131                 if (bit == VPTE_RW) {
3132                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3133                                 continue;
3134                 }
3135
3136 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3137                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3138                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3139                         continue;
3140                 }
3141 #endif
3142
3143                 /*
3144                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3145                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
3146                  * with the target cpus when we mess with VPTE_RW.
3147                  *
3148                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
3149                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
3150                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
3151                  * will never set our Modify bit again.
3152                  */
3153                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3154                 if (*pte & bit) {
3155                         if (bit == VPTE_RW) {
3156                                 /*
3157                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
3158                                  * VPTE_RW
3159                                  */
3160                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
3161                                                        pv->pv_va);
3162                                 if (pbits & VPTE_M)
3163                                         vm_page_dirty(m);
3164                         } else if (bit == VPTE_M) {
3165                                 /*
3166                                  * We do not have to make the page read-only
3167                                  * when clearing the Modify bit.  The real
3168                                  * kernel will make the real PTE read-only
3169                                  * or otherwise detect the write and set
3170                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
3171                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
3172                                  * above).  This allows the real kernel to
3173                                  * handle the write fault without forwarding
3174                                  * the fault to us.
3175                                  */
3176                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
3177                         } else if ((bit & (VPTE_RW|VPTE_M)) == (VPTE_RW|VPTE_M)) {
3178                                 /*
3179                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
3180                                  * the caller doesn't want us to update
3181                                  * the dirty status of the VM page.
3182                                  */
3183                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3184                         } else {
3185                                 /*
3186                                  * We've been asked to clear bits that do
3187                                  * not interact with hardware.
3188                                  */
3189                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3190                         }
3191                 }
3192         }
3193         crit_exit();
3194 }
3195
3196 /*
3197  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3198  *
3199  * No other requirements.
3200  */
3201 void
3202 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3203 {
3204         /* JG NX support? */
3205         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3206                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3207                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3208                         pmap_clearbit(m, VPTE_RW);
3209                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3210                 } else {
3211                         pmap_remove_all(m);
3212                 }
3213                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3214         }
3215 }
3216
3217 vm_paddr_t
3218 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3219 {
3220         return (x86_64_ptob(ppn));
3221 }
3222
3223 /*
3224  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3225  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3226  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3227  * reference bits set.
3228  *
3229  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3230  * should be tested and standardized at some point in the future for
3231  * optimal aging of shared pages.
3232  *
3233  * No other requirements.
3234  */
3235 int
3236 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3237 {
3238         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3239         pt_entry_t *pte;
3240         int rtval = 0;
3241
3242         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3243                 return (rtval);
3244
3245         crit_enter();
3246         lwkt_gettoken(&vm_token);
3247
3248         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3249
3250                 pvf = pv;
3251
3252                 do {
3253                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3254
3255                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3256
3257                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3258
3259                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3260                                 continue;
3261
3262                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3263
3264                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3265                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3266                                 rtval++;
3267                                 if (rtval > 4) {
3268                                         break;
3269                                 }
3270                         }
3271                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3272         }
3273         lwkt_reltoken(&vm_token);
3274         crit_exit();
3275
3276         return (rtval);
3277 }
3278
3279 /*
3280  * Return whether or not the specified physical page was modified
3281  * in any physical maps.
3282  *
3283  * No other requirements.
3284  */
3285 boolean_t
3286 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3287 {
3288         boolean_t res;
3289
3290         lwkt_gettoken(&vm_token);
3291         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3292         lwkt_reltoken(&vm_token);
3293         return (res);
3294 }
3295
3296 /*
3297  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3298  *
3299  * No other requirements.
3300  */
3301 void
3302 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3303 {
3304         lwkt_gettoken(&vm_token);
3305         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3306         lwkt_reltoken(&vm_token);
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3311  *
3312  * No other requirements.
3313  */
3314 void
3315 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3316 {
3317         lwkt_gettoken(&vm_token);
3318         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3319         lwkt_reltoken(&vm_token);
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Miscellaneous support routines follow
3324  */
3325
3326 static void
3327 i386_protection_init(void)
3328 {
3329         int *kp, prot;
3330
3331         kp = protection_codes;
3332         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3333                 if (prot & VM_PROT_READ)
3334                         *kp |= 0; /* if it's VALID is readeable */
3335                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3336                         *kp |= VPTE_RW;
3337                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3338                         *kp |= 0; /* if it's VALID is executable */
3339                 ++kp;
3340         }
3341 }
3342
3343 /*
3344  * Sets the memory attribute for the specified page.
3345  */
3346 void
3347 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3348 {
3349         /* This is a vkernel, do nothing */
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
3354  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
3355  * during the adjustment.
3356  */
3357 void
3358 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
3359 {
3360         /* This is a vkernel, do nothing */
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Perform the pmap work for mincore
3365  *
3366  * No other requirements.
3367  */
3368 int
3369 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3370 {
3371         pt_entry_t *ptep, pte;
3372         vm_page_t m;
3373         int val = 0;
3374
3375         lwkt_gettoken(&vm_token);
3376         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3377
3378         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3379                 vm_paddr_t pa;
3380
3381                 val = MINCORE_INCORE;
3382                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3383                         goto done;
3384
3385                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3386
3387                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3388
3389                 /*
3390                  * Modified by us
3391                  */
3392                 if (pte & VPTE_M)
3393                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3394                 /*
3395                  * Modified by someone
3396                  */
3397                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3398                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3399                 /*
3400                  * Referenced by us
3401                  */
3402                 if (pte & VPTE_A)
3403                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3404
3405                 /*
3406                  * Referenced by someone
3407                  */
3408                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3409                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3410                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3411                 }
3412         }
3413 done:
3414         lwkt_reltoken(&vm_token);
3415         return val;
3416 }
3417
3418 /*
3419  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3420  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3421  *
3422  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3423  */
3424 void
3425 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3426 {
3427         struct vmspace *oldvm;
3428         struct lwp *lp;
3429
3430         crit_enter();
3431         oldvm = p->p_vmspace;
3432         if (oldvm != newvm) {
3433                 if (adjrefs)
3434                         vmspace_ref(newvm);
3435                 p->p_vmspace = newvm;
3436                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3437                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3438                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3439                 if (adjrefs)
3440                         vmspace_rel(oldvm);
3441         }
3442         crit_exit();
3443 }
3444
3445 /*
3446  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3447  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3448  * on a per-lwp basis.
3449  */
3450 void
3451 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3452 {
3453         struct vmspace *oldvm;
3454         struct pmap *pmap;
3455
3456         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3457         if (oldvm != newvm) {
3458                 crit_enter();
3459                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3460                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3461                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3462                         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(pmap->pm_active, mycpu->gd_cpuid);
3463                         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL)
3464                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3465 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3466                         tlb_flush_count++;
3467 #endif
3468                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3469                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(pmap->pm_active,
3470                                                mycpu->gd_cpuid);
3471                 }
3472                 crit_exit();
3473         }
3474 }
3475
3476 /*
3477  * The swtch code tried to switch in a heavy weight process whos pmap
3478  * is locked by another cpu.  We have to wait for the lock to clear before
3479  * the pmap can be used.
3480  */
3481 void
3482 pmap_interlock_wait (struct vmspace *vm)
3483 {
3484         pmap_t pmap = vmspace_pmap(vm);
3485
3486         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
3487                 crit_enter();
3488                 while (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
3489                         cpu_ccfence();
3490                         pthread_yield();
3491                 }
3492                 crit_exit();
3493         }
3494 }
3495
3496 vm_offset_t
3497 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3498 {
3499
3500         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3501                 return addr;
3502         }
3503
3504         addr = roundup2(addr, NBPDR);
3505         return addr;
3506 }
3507
3508 /*
3509  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3510  */
3511 vm_page_t
3512 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3513 {
3514         vpte_t *ptep;
3515
3516         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3517         ptep = vtopte(va);
3518         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3519 }
3520
3521 void
3522 pmap_object_init(vm_object_t object)
3523 {
3524         /* empty */
3525 }
3526
3527 void
3528 pmap_object_free(vm_object_t object)
3529 {
3530         /* empty */
3531 }
3532
3533 void
3534 pmap_pgscan(struct pmap_pgscan_info *pginfo)
3535 {
3536         pmap_t pmap = pginfo->pmap;
3537         vm_offset_t sva = pginfo->beg_addr;
3538         vm_offset_t eva = pginfo->end_addr;
3539         vm_offset_t va_next;
3540         pml4_entry_t *pml4e;
3541         pdp_entry_t *pdpe;
3542         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
3543         pt_entry_t *pte;
3544         int stop = 0;
3545
3546         lwkt_gettoken(&vm_token);
3547
3548         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3549                 if (stop)
3550                         break;
3551
3552                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
3553                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
3554                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
3555                         if (va_next < sva)
3556                                 va_next = eva;
3557                         continue;
3558                 }
3559
3560                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
3561                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
3562                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3563                         if (va_next < sva)
3564                                 va_next = eva;
3565                         continue;
3566                 }
3567
3568                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3569                 if (va_next < sva)
3570                         va_next = eva;
3571
3572                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3573                 ptpaddr = *pde;
3574
3575                 /*
3576                  * Check for large page (ignore).
3577                  */
3578                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
3579 #if 0
3580                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
3581                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3582 #endif
3583                         continue;
3584                 }
3585
3586                 /*
3587                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3588                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3589                  */
3590                 if (ptpaddr == 0)
3591                         continue;
3592
3593                 if (va_next > eva)
3594                         va_next = eva;
3595
3596                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3597                     sva += PAGE_SIZE) {
3598                         vm_page_t m;
3599
3600                         if (stop)
3601                                 break;
3602                         if ((*pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3603                                 continue;
3604
3605                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & VPTE_FRAME);
3606                         if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
3607                                 if (pginfo->callback(pginfo, sva, m) < 0)
3608                                         stop = 1;
3609                         }
3610                 }
3611         }
3612         lwkt_reltoken(&vm_token);
3613 }