sys/platform/vkernel/platform/pmap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   4  * All rights reserved.
   5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   6  * All rights reserved.
   7  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   8  * All rights reserved.
   9  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
  10  * All rights reserved.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  *
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  20  *    the documentation and/or other materials provided with the
  21  *    distribution.
  22  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  23  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  24  *    from this software without specific, prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  27  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  28  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  29  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  30  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  31  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  32  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  33  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  34  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  35  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  36  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  41  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/pmap.c,v 1.19 2007/02/25 23:17:13 corecode Exp $
  42  */
  43 /*
  44  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
  45  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
  46  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
  47  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
  48  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
  49  * as a consequence.
  50  */
  51
  52 #include <sys/types.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/kernel.h>
  55 #include <sys/stat.h>
  56 #include <sys/mman.h>
  57 #include <sys/vkernel.h>
  58 #include <sys/proc.h>
  59 #include <sys/thread.h>
  60 #include <sys/user.h>
  61 #include <sys/vmspace.h>
  62
  63 #include <vm/pmap.h>
  64 #include <vm/vm_page.h>
  65 #include <vm/vm_extern.h>
  66 #include <vm/vm_kern.h>
  67 #include <vm/vm_object.h>
  68 #include <vm/vm_zone.h>
  69 #include <vm/vm_pageout.h>
  70
  71 #include <machine/md_var.h>
  72 #include <machine/pcb.h>
  73 #include <machine/pmap_inval.h>
  74 #include <machine/globaldata.h>
  75
  76 #include <assert.h>
  77
  78 struct pmap kernel_pmap;
  79
  80 static struct vm_zone pvzone;
  81 static struct vm_object pvzone_obj;
  82 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
  83 static int pv_entry_count;
  84 static int pv_entry_max;
  85 static int pv_entry_high_water;
  86 static int pmap_pagedaemon_waken;
  87 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
  88 static int protection_codes[8];
  89
  90 static void i386_protection_init(void);
  91 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
  92 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
  93
  94 #define MINPV   2048
  95 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
  96 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
  97 #endif
  98
  99 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 100
 101 #define pte_prot(m, p) \
 102         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
 103
 104 void
 105 pmap_init(void)
 106 {
 107         int i;
 108         struct pv_entry *pvinit;
 109
 110         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 111                 vm_page_t m;
 112
 113                 m = &vm_page_array[i];
 114                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 115                 m->md.pv_list_count = 0;
 116         }
 117
 118         i = vm_page_array_size;
 119         if (i < MINPV)
 120                 i = MINPV;
 121         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
 122         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
 123         pmap_initialized = TRUE;
 124 }
 125
 126 void
 127 pmap_init2(void)
 128 {
 129         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 130
 131         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 132         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 133         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 134         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 135         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().
 140  *
 141  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
 142  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
 143  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
 144  *
 145  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
 146  * no pteobj is needed.
 147  */
 148 void
 149 pmap_bootstrap(void)
 150 {
 151         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
 152
 153         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
 154         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
 155         kernel_pmap.pm_count = 1;
 156         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;
 157         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
 158         i386_protection_init();
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
 163  * just dummy it up so it works well enough for fork().
 164  *
 165  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
 166  * space, never kernel address space.
 167  */
 168 void
 169 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
 170 {
 171         pmap_pinit(pmap);
 172 }
 173
 174 /************************************************************************
 175  *              Procedures to manage whole physical maps                *
 176  ************************************************************************
 177  *
 178  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
 179  * such as one in a vmspace structure.
 180  */
 181 void
 182 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
 183 {
 184         vm_page_t ptdpg;
 185         int npages;
 186
 187         /*
 188          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
 189          * page directory table.
 190          */
 191         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
 192                 pmap->pm_pdir =
 193                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
 194         }
 195
 196         /*
 197          * allocate object for the pte array and page directory
 198          */
 199         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
 200                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
 201         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
 202
 203         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
 204                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
 205         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
 206
 207         /*
 208          * allocate the page directory page
 209          */
 210         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
 211                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 212
 213         ptdpg->wire_count = 1;
 214         ++vmstats.v_wire_count;
 215
 216         /* not usually mapped */
 217         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
 218         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 219
 220         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
 221         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
 222         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
 223                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
 224
 225         pmap->pm_count = 1;
 226         pmap->pm_active = 0;
 227         pmap->pm_ptphint = NULL;
 228         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
 229         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
 234  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
 235  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
 236  * then copies the template.
 237  *
 238  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
 239  */
 240 void
 241 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
 242 {
 243         crit_enter();
 244         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
 245         crit_exit();
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Release all resources held by the given physical map.
 250  *
 251  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
 252  */
 253 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
 254
 255 void
 256 pmap_release(struct pmap *pmap)
 257 {
 258         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 259         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
 260         struct rb_vm_page_scan_info info;
 261
 262         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
 263
 264 #if defined(DIAGNOSTIC)
 265         if (object->ref_count != 1)
 266                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
 267 #endif
 268 #ifdef SMP
 269 #error "Must write code to clear PTxpdir cache across all CPUs"
 270 #endif
 271         /*
 272          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
 273          * Rather then waste time doing a madvise
 274          */
 275         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
 276                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
 277                 *gd->gd_PT1pde = 0;
 278                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
 279         }
 280         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
 281                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
 282                 *gd->gd_PT2pde = 0;
 283                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
 284         }
 285
 286         info.pmap = pmap;
 287         info.object = object;
 288         crit_enter();
 289         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
 290         crit_exit();
 291
 292         do {
 293                 crit_enter();
 294                 info.error = 0;
 295                 info.mpte = NULL;
 296                 info.limit = object->generation;
 297
 298                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
 299                                         pmap_release_callback, &info);
 300                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
 301                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
 302                                 info.error = 1;
 303                 }
 304                 crit_exit();
 305         } while (info.error);
 306
 307         /*
 308          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
 309          */
 310         pmap->pm_pdirpte = 0;
 311 }
 312
 313 static int
 314 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
 315 {
 316         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
 317
 318         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
 319                 info->mpte = p;
 320                 return(0);
 321         }
 322         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
 323                 info->error = 1;
 324                 return(-1);
 325         }
 326         if (info->object->generation != info->limit) {
 327                 info->error = 1;
 328                 return(-1);
 329         }
 330         return(0);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
 335  * the map contains no valid mappings.
 336  */
 337 void
 338 pmap_destroy(pmap_t pmap)
 339 {
 340         int count;
 341
 342         if (pmap == NULL)
 343                 return;
 344
 345         count = --pmap->pm_count;
 346         if (count == 0) {
 347                 pmap_release(pmap);
 348                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
 349         }
 350 }
 351
 352 /*
 353  * Add a reference to the specified pmap.
 354  */
 355 void
 356 pmap_reference(pmap_t pmap)
 357 {
 358         if (pmap != NULL) {
 359                 pmap->pm_count++;
 360         }
 361 }
 362
 363 /************************************************************************
 364  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
 365  ************************************************************************
 366  *
 367  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
 368  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
 369  * calls to the real kernel.
 370  */
 371 void
 372 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
 373 {
 374         int r;
 375         void *rp;
 376
 377 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
 378
 379         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
 380                 panic("vmspace_create() failed");
 381
 382         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
 383                           PROT_READ|PROT_WRITE,
 384                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
 385                           MemImageFd, 0);
 386         if (rp == MAP_FAILED)
 387                 panic("vmspace_mmap: failed1");
 388         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
 389                          MADV_NOSYNC, 0);
 390         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
 391                           PROT_READ|PROT_WRITE,
 392                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
 393                           MemImageFd, 0x40000000);
 394         if (rp == MAP_FAILED)
 395                 panic("vmspace_mmap: failed2");
 396         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
 397                          MADV_NOSYNC, 0);
 398         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
 399                           PROT_READ|PROT_WRITE,
 400                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
 401                           MemImageFd, 0x80000000);
 402         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
 403                          MADV_NOSYNC, 0);
 404         if (rp == MAP_FAILED)
 405                 panic("vmspace_mmap: failed3");
 406
 407         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
 408                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
 409         if (r < 0)
 410                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
 411         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
 412                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
 413         if (r < 0)
 414                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
 415         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
 416                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
 417         if (r < 0)
 418                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
 419 }
 420
 421 void
 422 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
 423 {
 424         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
 425                 panic("vmspace_destroy() failed");
 426 }
 427
 428 /************************************************************************
 429  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
 430  ************************************************************************/
 431
 432 /*
 433  * This maps the requested page table and gives us access to it.
 434  */
 435 static vpte_t *
 436 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
 437 {
 438         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 439
 440         if (pmap == &kernel_pmap) {
 441                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 442                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
 443         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
 444                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
 445         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
 446                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
 447         }
 448
 449         /*
 450          * Otherwise choose one or the other and map the page table
 451          * in the KVA space reserved for it.
 452          */
 453         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
 454                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
 455
 456         if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
 457                 gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
 458                 *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
 459                 madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
 460                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
 461         } else {
 462                 gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
 463                 *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
 464                 madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
 465                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
 466         }
 467 }
 468
 469 static vpte_t *
 470 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
 471 {
 472         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 473
 474         if (pmap == &kernel_pmap) {
 475                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 476                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
 477         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
 478                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
 479         }
 480         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
 481                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
 482         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
 483         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
 484         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
 485         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
 486 }
 487
 488 static vpte_t *
 489 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
 490 {
 491         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 492
 493         if (pmap == &kernel_pmap) {
 494                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 495                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
 496         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
 497                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
 498         }
 499         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
 500                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
 501         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
 502         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
 503         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
 504         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
 505 }
 506
 507 /*
 508  * When removing a page directory the related VA range in the self-mapping
 509  * of the page table must be invalidated.
 510  */
 511 static void
 512 inval_ptbase_pagedir(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
 513 {
 514         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 515         vm_offset_t va;
 516
 517 #ifdef SMP
 518 #error "Must inval self-mappings in all gd's"
 519 #endif
 520         if (pmap == &kernel_pmap) {
 521                 va = (vm_offset_t)KernelPTA + (pindex << PAGE_SHIFT);
 522                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 523         } else {
 524                 /*
 525                  * XXX this should not strictly be needed because the page
 526                  * dir should alread be invalidated.  test and remove
 527                  */
 528                 va = (vm_offset_t)pindex << PAGE_SHIFT;
 529                 vmspace_mcontrol(pmap, (void *)va, SEG_SIZE, MADV_INVAL, 0);
 530         }
 531         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
 532                 va = (vm_offset_t)gd->gd_PT1map + (pindex << PAGE_SHIFT);
 533                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 534         }
 535         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
 536                 va = (vm_offset_t)gd->gd_PT2map + (pindex << PAGE_SHIFT);
 537                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 538         }
 539 }
 540
 541 /*
 542  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
 543  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
 544  * for the VA.
 545  */
 546 static __inline vpte_t *
 547 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
 548 {
 549         vpte_t *ptep;
 550
 551         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
 552         if (*ptep & VPTE_PS)
 553                 return(ptep);
 554         if (*ptep)
 555                 return (get_ptbase(pmap, va));
 556         return(NULL);
 557 }
 558
 559
 560 /*
 561  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
 562  * are not managed.
 563  */
 564 void
 565 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 566 {
 567         vpte_t *ptep;
 568         vpte_t npte;
 569 #ifdef SMP
 570         pmap_inval_info info;
 571 #endif
 572
 573         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 574         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
 575         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 576         if (*ptep & VPTE_V) {
 577 #ifdef SMP
 578                 pmap_inval_init(&info);
 579                 pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
 580 #endif
 581                 *ptep = npte;
 582 #ifdef SMP
 583                 pmap_inval_flush(&info);
 584 #else
 585                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 586 #endif
 587         } else {
 588                 *ptep = npte;
 589         }
 590 }
 591
 592 void
 593 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
 594 {
 595         pmap_inval_info info;
 596
 597         pmap_inval_init(&info);
 598         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
 599         pmap_inval_flush(&info);
 600 }
 601
 602 void
 603 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
 604 {
 605         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 606 }
 607
 608 /*
 609  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
 610  */
 611 void
 612 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
 613 {
 614         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
 615         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 616 }
 617
 618 void
 619 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
 620 {
 621 #if 0
 622         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
 623         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 624 #endif
 625 }
 626
 627 /*
 628  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
 629  */
 630 vm_offset_t
 631 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 632 {
 633         while (start < end) {
 634                 pmap_kenter(virt, start);
 635                 virt += PAGE_SIZE;
 636                 start += PAGE_SIZE;
 637         }
 638         return (virt);
 639 }
 640
 641 vpte_t *
 642 pmap_kpte(vm_offset_t va)
 643 {
 644         vpte_t *ptep;
 645
 646         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 647         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 648         return(ptep);
 649 }
 650
 651 /*
 652  * Enter a mapping into kernel_pmap without any SMP interactions.
 653  *
 654  * Mappings created in this fashion are not managed.
 655  */
 656 void
 657 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 658 {
 659         vpte_t *ptep;
 660         vpte_t npte;
 661
 662         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 663
 664         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
 665         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 666         if (*ptep & VPTE_V) {
 667                 *ptep = npte;
 668                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 669         } else {
 670                 *ptep = npte;
 671         }
 672 }
 673
 674 /*
 675  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
 676  * to be used for panic dumps.
 677  */
 678 void *
 679 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
 680 {
 681         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
 682         return ((void *)crashdumpmap);
 683 }
 684
 685 /*
 686  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
 687  */
 688 void
 689 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 690 {
 691         vpte_t *ptep;
 692 #ifdef SMP
 693         pmap_inval_info info;
 694 #endif
 695
 696         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 697
 698         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 699         if (*ptep & VPTE_V) {
 700 #ifdef SMP
 701                 pmap_inval_init(&info);
 702                 pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
 703 #endif
 704                 *ptep = 0;
 705 #ifdef SMP
 706                 pmap_inval_flush(&info);
 707 #else
 708                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 709 #endif
 710         } else {
 711                 *ptep = 0;
 712         }
 713
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() without
 718  * going through any SMP interactions.
 719  */
 720 void
 721 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
 722 {
 723         vpte_t *ptep;
 724
 725         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 726
 727         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 728         if (*ptep & VPTE_V) {
 729                 *ptep = 0;
 730                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 731         } else {
 732                 *ptep = 0;
 733         }
 734 }
 735
 736 /*
 737  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
 738  * with the specified virtual address.
 739  */
 740 vm_paddr_t
 741 pmap_kextract(vm_offset_t va)
 742 {
 743         vpte_t *ptep;
 744         vm_paddr_t pa;
 745
 746         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 747
 748         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 749         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 750         return(pa);
 751 }
 752
 753 /*
 754  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
 755  */
 756 void
 757 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
 758 {
 759         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
 760         while (count) {
 761                 vpte_t *ptep;
 762
 763                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 764                 if (*ptep & VPTE_V)
 765                         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 766                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
 767                 --count;
 768                 ++m;
 769                 va += PAGE_SIZE;
 770         }
 771 #ifdef SMP
 772         XXX
 773         smp_invltlb();
 774 #endif
 775 }
 776
 777 /*
 778  * Map a set of VM pages to kernel virtual memory.  If a mapping changes
 779  * clear the supplied mask.  The caller handles any SMP interactions.
 780  * The mask is used to provide the caller with hints on what SMP interactions
 781  * might be needed.
 782  */
 783 void
 784 pmap_qenter2(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count, cpumask_t *mask)
 785 {
 786         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
 787
 788         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
 789         while (count) {
 790                 vpte_t *ptep;
 791                 vpte_t npte;
 792
 793                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 794                 npte = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
 795                 if (*ptep != npte) {
 796                         *mask = 0;
 797                         *ptep = npte;
 798                         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 799                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
 800                         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 801                 }
 802                 --count;
 803                 ++m;
 804                 va += PAGE_SIZE;
 805         }
 806         *mask |= cmask;
 807 }
 808
 809 /*
 810  * Undo the effects of pmap_qenter*().
 811  */
 812 void
 813 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 814 {
 815         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
 816         while (count) {
 817                 vpte_t *ptep;
 818
 819                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
 820                 if (*ptep & VPTE_V)
 821                         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
 822                 *ptep = 0;
 823                 --count;
 824                 va += PAGE_SIZE;
 825         }
 826 #ifdef SMP
 827         XXX
 828         smp_invltlb();
 829 #endif
 830 }
 831
 832 /************************************************************************
 833  *        Misc support glue called by machine independant code          *
 834  ************************************************************************
 835  *
 836  * These routines are called by machine independant code to operate on
 837  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
 838  */
 839
 840 /*
 841  * Initialize MD portions of the thread structure.
 842  */
 843 void
 844 pmap_init_thread(thread_t td)
 845 {
 846         /* enforce pcb placement */
 847         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
 848         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
 849         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
 850 }
 851
 852 /*
 853  * Initialize MD portions of a process structure. XXX this aint MD
 854  */
 855 void
 856 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
 857 {
 858         struct lwp *lp = ONLY_LWP_IN_PROC(p);
 859
 860         lp->lwp_thread = td;
 861         td->td_proc = p;
 862         td->td_lwp = lp;
 863         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
 864 #ifdef SMP
 865         KKASSERT(td->td_mpcount == 1);
 866 #endif
 867 }
 868
 869 /*
 870  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
 871  * the process from its thread.
 872  */
 873 void
 874 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
 875 {
 876         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
 877 }
 878
 879 /*
 880  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
 881  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
 882  */
 883 void
 884 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
 885 {
 886         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
 887
 888         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
 889                 panic("KVM exhausted");
 890         kernel_vm_end = addr;
 891 }
 892
 893 /*
 894  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
 895  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
 896  * be managed anyhow.
 897  *
 898  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
 899  * this function only applies to the kernel pmap.
 900  */
 901 static int
 902 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 903 {
 904         if (pmap != &kernel_pmap)
 905                 return 1;
 906         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 907                 return 1;
 908         else
 909                 return 0;
 910 }
 911
 912 /************************************************************************
 913  *          Procedures supporting managed page table pages              *
 914  ************************************************************************
 915  *
 916  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
 917  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
 918  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
 919  *
 920  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
 921  * at will and reinstantiate them on demand.
 922  */
 923
 924 /*
 925  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
 926  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
 927  *
 928  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
 929  * the call should be made with a critical section held so the page's object
 930  * association remains valid on return.
 931  */
 932 static vm_page_t
 933 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
 934 {
 935         vm_page_t m;
 936
 937 retry:
 938         m = vm_page_lookup(object, pindex);
 939         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
 940                 goto retry;
 941         return(m);
 942 }
 943
 944 /*
 945  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
 946  * drops to zero, then it decrements the wire count.
 947  */
 948 static int
 949 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
 950 {
 951         pmap_inval_flush(info);
 952         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
 953                 ;
 954
 955         if (m->hold_count == 0) {
 956                 /*
 957                  * unmap the page table page
 958                  */
 959                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
 960                 --pmap->pm_stats.resident_count;
 961                 inval_ptbase_pagedir(pmap, m->pindex);
 962
 963                 if (pmap->pm_ptphint == m)
 964                         pmap->pm_ptphint = NULL;
 965
 966                 /*
 967                  * If the page is finally unwired, simply free it.
 968                  */
 969                 --m->wire_count;
 970                 if (m->wire_count == 0) {
 971                         vm_page_flash(m);
 972                         vm_page_busy(m);
 973                         vm_page_free_zero(m);
 974                         --vmstats.v_wire_count;
 975                 }
 976                 return 1;
 977         }
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 static __inline int
 982 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
 983 {
 984         vm_page_unhold(m);
 985         if (m->hold_count == 0)
 986                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
 987         else
 988                 return 0;
 989 }
 990
 991 /*
 992  * After removing a page table entry, this routine is used to
 993  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
 994  */
 995 static int
 996 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
 997                 pmap_inval_info_t info)
 998 {
 999         unsigned ptepindex;
1000
1001         if (mpte == NULL) {
1002                 /*
1003                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1004                  */
1005                 if (pmap == &kernel_pmap)
1006                         return(0);
1007                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1008                 if (pmap->pm_ptphint &&
1009                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1010                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1011                 } else {
1012                         pmap_inval_flush(info);
1013                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1014                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1015                 }
1016         }
1017         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Attempt to release and free an vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1022  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1023  */
1024 static int
1025 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1026 {
1027         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1028         /*
1029          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1030          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1031          * might as well be placed directly into the zero queue.
1032          */
1033         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1034                 return 0;
1035
1036         vm_page_busy(p);
1037         pmap->pm_stats.resident_count--;
1038
1039         if (p->hold_count)  {
1040                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1041         }
1042         /*
1043          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1044          * they can go into the zero queue also.
1045          *
1046          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1047          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1048          * it should already be completely zero'd.
1049          *
1050          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1051          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1052          * only applies to page table pages and not to the page directory
1053          * page.
1054          */
1055         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1056                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1057                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1058         } else {
1059                 pde[p->pindex] = 0;
1060         }
1061
1062         /*
1063          * Clear the matching hint
1064          */
1065         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1066                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1067
1068         /*
1069          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1070          * optimize the free call.
1071          */
1072         p->wire_count--;
1073         vmstats.v_wire_count--;
1074         vm_page_free_zero(p);
1075         return 1;
1076 }
1077
1078 /*
1079  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1080  * table directory.
1081  *
1082  * The routine is broken up into two parts for readability.
1083  */
1084 static vm_page_t
1085 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1086 {
1087         vm_paddr_t ptepa;
1088         vm_page_t m;
1089
1090         /*
1091          * Find or fabricate a new pagetable page
1092          */
1093         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1094                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1095
1096         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1097                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1098
1099         if (m->wire_count == 0)
1100                 vmstats.v_wire_count++;
1101         m->wire_count++;
1102
1103         /*
1104          * Increment the hold count for the page table page
1105          * (denoting a new mapping.)
1106          */
1107         m->hold_count++;
1108
1109         /*
1110          * Map the pagetable page into the process address space, if
1111          * it isn't already there.
1112          */
1113         pmap->pm_stats.resident_count++;
1114
1115         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1116         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1117                                    VPTE_A | VPTE_M;
1118
1119         /*
1120          * We are likely about to access this page table page, so set the
1121          * page table hint to reduce overhead.
1122          */
1123         pmap->pm_ptphint = m;
1124
1125         /*
1126          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1127          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1128          */
1129         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1130                 pmap_zero_page(ptepa);
1131
1132         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1133         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1134         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1135         vm_page_wakeup(m);
1136
1137         return (m);
1138 }
1139
1140 /*
1141  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1142  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1143  *
1144  * Only used with user pmaps.
1145  */
1146 static vm_page_t
1147 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1148 {
1149         unsigned ptepindex;
1150         vm_offset_t ptepa;
1151         vm_page_t m;
1152
1153         /*
1154          * Calculate pagetable page index
1155          */
1156         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1157
1158         /*
1159          * Get the page directory entry
1160          */
1161         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1162
1163         /*
1164          * This supports switching from a 4MB page to a
1165          * normal 4K page.
1166          */
1167         if (ptepa & VPTE_PS) {
1168                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1169                 ptepa = 0;
1170                 cpu_invltlb();
1171                 smp_invltlb();
1172         }
1173
1174         /*
1175          * If the page table page is mapped, we just increment the
1176          * hold count, and activate it.
1177          */
1178         if (ptepa) {
1179                 /*
1180                  * In order to get the page table page, try the
1181                  * hint first.
1182                  */
1183                 if (pmap->pm_ptphint &&
1184                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1185                         m = pmap->pm_ptphint;
1186                 } else {
1187                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1188                         pmap->pm_ptphint = m;
1189                 }
1190                 m->hold_count++;
1191                 return m;
1192         }
1193         /*
1194          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1195          */
1196         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1197 }
1198
1199 /************************************************************************
1200  *                      Managed pages in pmaps                          *
1201  ************************************************************************
1202  *
1203  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1204  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1205  * functions work on these pages.
1206  */
1207
1208 /*
1209  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1210  * called from an interrupt.
1211  */
1212 static __inline void
1213 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1214 {
1215         pv_entry_count--;
1216         zfree(&pvzone, pv);
1217 }
1218
1219 /*
1220  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1221  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1222  */
1223 static pv_entry_t
1224 get_pv_entry(void)
1225 {
1226         pv_entry_count++;
1227         if (pv_entry_high_water &&
1228                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1229                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1230                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1231                 wakeup (&vm_pages_needed);
1232         }
1233         return zalloc(&pvzone);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * This routine is very drastic, but can save the system
1238  * in a pinch.
1239  */
1240 void
1241 pmap_collect(void)
1242 {
1243         int i;
1244         vm_page_t m;
1245         static int warningdone=0;
1246
1247         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1248                 return;
1249
1250         if (warningdone < 5) {
1251                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1252                 warningdone++;
1253         }
1254
1255         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1256                 m = &vm_page_array[i];
1257                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1258                     (m->flags & PG_BUSY))
1259                         continue;
1260                 pmap_remove_all(m);
1261         }
1262         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1263 }
1264
1265 /*
1266  * If it is the first entry on the list, it is actually
1267  * in the header and we must copy the following entry up
1268  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1269  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1270  */
1271 static int
1272 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
1273                   vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1274 {
1275         pv_entry_t pv;
1276         int rtval;
1277
1278         crit_enter();
1279         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1280                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1281                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1282                                 break;
1283                 }
1284         } else {
1285                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1286                         if (va == pv->pv_va)
1287                                 break;
1288                 }
1289         }
1290
1291         /*
1292          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1293          * managed, even if the page being removed IS managed.
1294          */
1295         rtval = 0;
1296         if (pv) {
1297                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1298                 m->md.pv_list_count--;
1299                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1300                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1301                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1302                 ++pmap->pm_generation;
1303                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1304                 free_pv_entry(pv);
1305         }
1306         crit_exit();
1307         return rtval;
1308 }
1309
1310 /*
1311  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1312  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1313  */
1314 static void
1315 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1316 {
1317         pv_entry_t pv;
1318
1319         crit_enter();
1320         pv = get_pv_entry();
1321         pv->pv_va = va;
1322         pv->pv_pmap = pmap;
1323         pv->pv_ptem = mpte;
1324
1325         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1326         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1327         m->md.pv_list_count++;
1328
1329         crit_exit();
1330 }
1331
1332 /*
1333  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1334  */
1335 static int
1336 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va,
1337         pmap_inval_info_t info)
1338 {
1339         vpte_t oldpte;
1340         vm_page_t m;
1341
1342         oldpte = loadandclear(ptq);
1343         pmap_inval_add(info, pmap, va); /* See NOTE: PMAP_INVAL_ADD */
1344         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1345                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1346         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1347
1348 #if 0
1349         /*
1350          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1351          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1352          * the SMP case.
1353          */
1354         if (oldpte & VPTE_G)
1355                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1356 #endif
1357         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1358         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1359                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1360                 if (oldpte & VPTE_M) {
1361 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1362                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1363                                 kprintf(
1364         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1365                                     va, oldpte);
1366                         }
1367 #endif
1368                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1369                                 vm_page_dirty(m);
1370                 }
1371                 if (oldpte & VPTE_A)
1372                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1373                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1374         } else {
1375                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1376         }
1377
1378         return 0;
1379 }
1380
1381 /*
1382  * pmap_remove_page:
1383  *
1384  *      Remove a single page from a process address space.
1385  *
1386  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1387  *      not kernel_pmap.
1388  */
1389 static void
1390 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1391 {
1392         vpte_t *ptq;
1393
1394         /*
1395          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1396          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1397          */
1398         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1399                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1400                 if (*ptq) {
1401                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1402                 }
1403         }
1404 }
1405
1406 /*
1407  * pmap_remove:
1408  *
1409  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1410  *
1411  *      It is assumed that the start and end are properly
1412  *      rounded to the page size.
1413  *
1414  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1415  *      not kernel_pmap.
1416  */
1417 void
1418 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1419 {
1420         vpte_t *ptbase;
1421         vm_offset_t pdnxt;
1422         vm_offset_t ptpaddr;
1423         vm_pindex_t sindex, eindex;
1424         struct pmap_inval_info info;
1425
1426         if (pmap == NULL)
1427                 return;
1428
1429         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1430         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1431                 return;
1432
1433         pmap_inval_init(&info);
1434
1435         /*
1436          * special handling of removing one page.  a very
1437          * common operation and easy to short circuit some
1438          * code.
1439          */
1440         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) &&
1441                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1442                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1443                 pmap_inval_flush(&info);
1444                 return;
1445         }
1446
1447         /*
1448          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1449          * worked with.
1450          *
1451          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1452          * to address 0
1453          */
1454         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1455         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1456
1457         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1458                 vpte_t pdirindex;
1459
1460                 /*
1461                  * Calculate index for next page table.
1462                  */
1463                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1464                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1465                         break;
1466
1467                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1468                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1469                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1470                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1471                         inval_ptbase_pagedir(pmap, pdirindex);
1472                         continue;
1473                 }
1474
1475                 /*
1476                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1477                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1478                  */
1479                 if (ptpaddr == 0)
1480                         continue;
1481
1482                 /*
1483                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1484                  * by the current page table page, or to the end of the
1485                  * range being removed.
1486                  */
1487                 if (pdnxt > eindex)
1488                         pdnxt = eindex;
1489
1490                 /*
1491                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1492                  */
1493                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1494                         vm_offset_t va;
1495
1496                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1497                         if (*ptbase == 0)
1498                                 continue;
1499                         va = i386_ptob(sindex);
1500                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va, &info))
1501                                 break;
1502                 }
1503         }
1504         pmap_inval_flush(&info);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * pmap_remove_all:
1509  *
1510  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1511  * Reflects back modify bits to the pager.
1512  *
1513  * This routine may not be called from an interrupt.
1514  */
1515 static void
1516 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1517 {
1518         struct pmap_inval_info info;
1519         vpte_t *pte, tpte;
1520         pv_entry_t pv;
1521
1522 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1523         /*
1524          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1525          * pages!
1526          */
1527         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1528                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1529         }
1530 #endif
1531
1532         pmap_inval_init(&info);
1533         crit_enter();
1534         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1535                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1536
1537                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1538                 KKASSERT(pte != NULL);
1539
1540                 tpte = loadandclear(pte);
1541                 /* See NOTE: PMAP_INVAL_ADD */
1542                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1543                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1544                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1545                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1546
1547                 if (tpte & VPTE_A)
1548                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1549
1550                 /*
1551                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1552                  */
1553                 if (tpte & VPTE_M) {
1554 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1555                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1556                                 kprintf(
1557         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1558                                     pv->pv_va, tpte);
1559                         }
1560 #endif
1561                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1562                                 vm_page_dirty(m);
1563                 }
1564                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1565                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1566                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1567                 m->md.pv_list_count--;
1568                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1569                 free_pv_entry(pv);
1570         }
1571
1572         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1573         crit_exit();
1574         pmap_inval_flush(&info);
1575 }
1576
1577 /*
1578  * pmap_protect:
1579  *
1580  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1581  *      as requested.
1582  *
1583  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1584  *      not the kernel_pmap.
1585  */
1586 void
1587 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1588 {
1589         vpte_t *ptbase;
1590         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1591         vm_pindex_t sindex, eindex;
1592         vm_pindex_t sbase;
1593         pmap_inval_info info;
1594
1595         if (pmap == NULL)
1596                 return;
1597
1598         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1599                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1600                 return;
1601         }
1602
1603         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1604                 return;
1605
1606         pmap_inval_init(&info);
1607
1608         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1609
1610         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1611         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1612         sbase = sindex;
1613
1614         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1615
1616                 unsigned pdirindex;
1617
1618                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1619
1620                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1621                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1622                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(VPTE_M|VPTE_W);
1623                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1624                         inval_ptbase_pagedir(pmap, pdirindex);
1625                         continue;
1626                 }
1627
1628                 /*
1629                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1630                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1631                  */
1632                 if (ptpaddr == 0)
1633                         continue;
1634
1635                 if (pdnxt > eindex) {
1636                         pdnxt = eindex;
1637                 }
1638
1639                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1640                         vpte_t pbits;
1641                         vm_page_t m;
1642
1643                         pbits = ptbase[sindex - sbase];
1644
1645                         if (pbits & VPTE_MANAGED) {
1646                                 m = NULL;
1647                                 if (pbits & VPTE_A) {
1648                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1649                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1650                                         pbits &= ~VPTE_A;
1651                                 }
1652                                 if (pbits & VPTE_M) {
1653                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1654                                                 if (m == NULL)
1655                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1656                                                 vm_page_dirty(m);
1657                                                 pbits &= ~VPTE_M;
1658                                         }
1659                                 }
1660                         }
1661
1662                         pbits &= ~VPTE_W;
1663
1664                         if (pbits != ptbase[sindex - sbase]) {
1665                                 ptbase[sindex - sbase] = pbits;
1666                                 /* See NOTE: PMAP_INVAL_ADD */
1667                                 pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1668                         }
1669                 }
1670         }
1671         pmap_inval_flush(&info);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1676  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1677  *
1678  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1679  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1680  *
1681  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1682  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1683  *
1684  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1685  * kernel_pmap.
1686  */
1687 void
1688 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1689            boolean_t wired)
1690 {
1691         vm_paddr_t pa;
1692         vpte_t *pte;
1693         vm_paddr_t opa;
1694         vm_offset_t origpte, newpte;
1695         vm_page_t mpte;
1696         pmap_inval_info info;
1697
1698         if (pmap == NULL)
1699                 return;
1700
1701         va &= VPTE_FRAME;
1702
1703         /*
1704          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1705          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1706          */
1707         if (pmap == &kernel_pmap)
1708                 mpte = NULL;
1709         else
1710                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1711
1712         pmap_inval_init(&info);
1713         pte = pmap_pte(pmap, va);
1714
1715         /*
1716          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1717          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1718          */
1719         if (pte == NULL) {
1720                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1721                       pmap, (void *)va);
1722         }
1723
1724         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1725         origpte = *pte;
1726         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1727 #if 0
1728         printf("pmap_enter: pmap %p va %08x pa %08x PDE %08x origpte %08x\n", pmap, va, (int)pa, pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT], origpte);
1729 #endif
1730
1731         if (origpte & VPTE_PS)
1732                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1733
1734         /*
1735          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1736          */
1737         if (origpte && (opa == pa)) {
1738                 /*
1739                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1740                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1741                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1742                  * the PT page will be also.
1743                  */
1744                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1745                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1746                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1747                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1748                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1749
1750 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1751                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1752                         kprintf(
1753         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1754                             va, origpte);
1755                 }
1756 #endif
1757
1758                 /*
1759                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1760                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1761                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1762                  * bits below.
1763                  */
1764                 if (mpte)
1765                         mpte->hold_count--;
1766
1767                 /*
1768                  * We might be turning off write access to the page,
1769                  * so we go ahead and sense modify status.
1770                  */
1771                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1772                         if ((origpte & VPTE_M) && pmap_track_modified(pmap, va)) {
1773                                 vm_page_t om;
1774                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1775                                 vm_page_dirty(om);
1776                         }
1777                         pa |= VPTE_MANAGED;
1778                 }
1779                 goto validate;
1780         }
1781         /*
1782          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1783          * handle validating new mapping.
1784          */
1785         if (opa) {
1786                 int err;
1787                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
1788                 if (err)
1789                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1790         }
1791
1792         /*
1793          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1794          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1795          * called at interrupt time.
1796          */
1797         if (pmap_initialized &&
1798             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1799                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1800                 pa |= VPTE_MANAGED;
1801         }
1802
1803         /*
1804          * Increment counters
1805          */
1806         pmap->pm_stats.resident_count++;
1807         if (wired)
1808                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1809
1810 validate:
1811         /*
1812          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1813          */
1814         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1815
1816         if (wired)
1817                 newpte |= VPTE_WIRED;
1818         newpte |= VPTE_U;
1819
1820         /*
1821          * if the mapping or permission bits are different, we need
1822          * to update the pte.
1823          */
1824         if ((origpte & ~(VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1825                 *pte = newpte | VPTE_A;
1826                 /* See NOTE: PMAP_INVAL_ADD */
1827                 pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1828         }
1829         pmap_inval_flush(&info);
1830 }
1831
1832 /*
1833  * This is a quick version of pmap_enter().  It is used only under the
1834  * following conditions:
1835  *
1836  * (1) The pmap is not the kernel_pmap
1837  * (2) The page is not to be wired into the map
1838  * (3) The page is to mapped read-only in the pmap (initially that is)
1839  * (4) The calling procedure is responsible for flushing the TLB
1840  * (5) The page is always managed
1841  * (6) There is no prior mapping at the VA
1842  */
1843
1844 static vm_page_t
1845 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
1846 {
1847         vpte_t *pte;
1848         vm_paddr_t pa;
1849         pmap_inval_info info;
1850         unsigned ptepindex;
1851         vm_offset_t ptepa;
1852
1853         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1854         pmap_inval_init(&info);
1855
1856         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1857
1858         /*
1859          * Instantiate the page table page if required
1860          */
1861
1862         /*
1863          * Calculate pagetable page index
1864          */
1865         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1866         if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
1867                 mpte->hold_count++;
1868         } else {
1869 retry:
1870                 /*
1871                  * Get the page directory entry
1872                  */
1873                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1874
1875                 /*
1876                  * If the page table page is mapped, we just increment
1877                  * the hold count, and activate it.
1878                  */
1879                 if (ptepa) {
1880                         if (ptepa & VPTE_PS)
1881                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1882                         if (pmap->pm_ptphint &&
1883                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1884                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1885                         } else {
1886                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1887                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1888                         }
1889                         if (mpte == NULL)
1890                                 goto retry;
1891                         mpte->hold_count++;
1892                 } else {
1893                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1894                 }
1895         }
1896
1897         /*
1898          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1899          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1900          * just return.
1901          */
1902         pte = pmap_pte(pmap, va);
1903         if (*pte) {
1904                 if (mpte)
1905                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
1906                 return 0;
1907         }
1908
1909         /*
1910          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1911          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1912          * called at interrupt time.
1913          */
1914         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
1915                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1916
1917         /*
1918          * Increment counters
1919          */
1920         pmap->pm_stats.resident_count++;
1921
1922         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1923
1924         /*
1925          * Now validate mapping with RO protection
1926          */
1927         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1928                 *pte = pa | VPTE_V | VPTE_U;
1929         else
1930                 *pte = pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
1931
1932         return mpte;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Extract the physical address for the translation at the specified
1937  * virtual address in the pmap.
1938  */
1939 vm_paddr_t
1940 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1941 {
1942         vm_paddr_t rtval;
1943         vpte_t pte;
1944
1945         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
1946                 if (pte & VPTE_PS) {
1947                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
1948                         rtval |= va & SEG_MASK;
1949                 } else {
1950                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
1951                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1952                 }
1953                 return(rtval);
1954         }
1955         return(0);
1956 }
1957
1958 #define MAX_INIT_PT (96)
1959
1960 /*
1961  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
1962  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
1963  * immediately after an mmap.
1964  */
1965 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
1966
1967 void
1968 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
1969                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1970                     vm_size_t size, int limit)
1971 {
1972         struct rb_vm_page_scan_info info;
1973         int psize;
1974
1975         /*
1976          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
1977          * or object.
1978          */
1979         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
1980                 return;
1981
1982         /*
1983          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
1984          */
1985         if (curproc == NULL || pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))
1986                 return;
1987
1988         psize = size >> PAGE_SHIFT;
1989
1990         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
1991                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
1992                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
1993                 return;
1994         }
1995
1996         if (psize + pindex > object->size) {
1997                 if (object->size < pindex)
1998                         return;
1999                 psize = object->size - pindex;
2000         }
2001
2002         if (psize == 0)
2003                 return;
2004
2005         /*
2006          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2007          * any valid pages found into the pmap.
2008          *
2009          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2010          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2011          */
2012         info.start_pindex = pindex;
2013         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2014         info.limit = limit;
2015         info.mpte = NULL;
2016         info.addr = addr;
2017         info.pmap = pmap;
2018
2019         crit_enter();
2020         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2021                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2022         crit_exit();
2023 }
2024
2025 static
2026 int
2027 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2028 {
2029         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2030         vm_pindex_t rel_index;
2031         /*
2032          * don't allow an madvise to blow away our really
2033          * free pages allocating pv entries.
2034          */
2035         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2036                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2037                     return(-1);
2038         }
2039         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2040             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2041                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2042                         vm_page_deactivate(p);
2043                 vm_page_busy(p);
2044                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2045                 info->mpte = pmap_enter_quick(info->pmap,
2046                                               info->addr + i386_ptob(rel_index),
2047                                               p, info->mpte);
2048                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2049                 vm_page_wakeup(p);
2050         }
2051         return(0);
2052 }
2053
2054 /*
2055  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2056  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt,
2057  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2058  */
2059 #define PFBAK 4
2060 #define PFFOR 4
2061 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2062
2063 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2064         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2065         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2066         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2067         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2068 };
2069
2070 void
2071 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2072 {
2073         int i;
2074         vm_offset_t starta;
2075         vm_offset_t addr;
2076         vm_pindex_t pindex;
2077         vm_page_t m, mpte;
2078         vm_object_t object;
2079
2080         /*
2081          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2082          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2083          */
2084         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2085                 return;
2086         if (curproc == NULL || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2087                 return;
2088
2089         object = entry->object.vm_object;
2090
2091         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2092         if (starta < entry->start)
2093                 starta = entry->start;
2094         else if (starta > addra)
2095                 starta = 0;
2096
2097         /*
2098          * critical section protection is required to maintain the
2099          * page/object association, interrupts can free pages and remove
2100          * them from their objects.
2101          */
2102         mpte = NULL;
2103         crit_enter();
2104         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2105                 vm_object_t lobject;
2106                 vpte_t *pte;
2107
2108                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2109                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2110                         addr = 0;
2111
2112                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2113                         continue;
2114
2115                 /*
2116                  * Make sure the page table page already exists
2117                  */
2118                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL)
2119                         continue;
2120
2121                 /*
2122                  * Get a pointer to the pte and make sure that no valid page
2123                  * has been mapped.
2124                  */
2125                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2126                 if (*pte)
2127                         continue;
2128
2129                 /*
2130                  * Get the page to be mapped
2131                  */
2132                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2133                 lobject = object;
2134
2135                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2136                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2137                      (lobject->backing_object));
2138                     lobject = lobject->backing_object
2139                 ) {
2140                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2141                                 break;
2142                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2143                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2144                 }
2145
2146                 /*
2147                  * give-up when a page is not in memory
2148                  */
2149                 if (m == NULL)
2150                         break;
2151
2152                 /*
2153                  * If everything meets the requirements for pmap_enter_quick(),
2154                  * then enter the page.
2155                  */
2156
2157                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2158                         (m->busy == 0) &&
2159                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2160
2161                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2162                                 vm_page_deactivate(m);
2163                         }
2164                         vm_page_busy(m);
2165                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2166                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2167                         vm_page_wakeup(m);
2168                 }
2169         }
2170         crit_exit();
2171 }
2172
2173 /*
2174  *      Routine:        pmap_change_wiring
2175  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2176  *                      pair.
2177  *      In/out conditions:
2178  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2179  */
2180 void
2181 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2182 {
2183         vpte_t *pte;
2184
2185         if (pmap == NULL)
2186                 return;
2187
2188         pte = get_ptbase(pmap, va);
2189
2190         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2191                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2192         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2193                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2194         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2195
2196         /*
2197          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2198          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2199          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2200          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2201          * wiring changes.
2202          */
2203         if (wired)
2204                 atomic_set_int(pte, VPTE_WIRED);
2205         else
2206                 atomic_clear_int(pte, VPTE_WIRED);
2207 }
2208
2209 /*
2210  *      Copy the range specified by src_addr/len
2211  *      from the source map to the range dst_addr/len
2212  *      in the destination map.
2213  *
2214  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2215  */
2216 void
2217 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2218         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2219 {
2220         pmap_inval_info info;
2221         vm_offset_t addr;
2222         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2223         vm_offset_t pdnxt;
2224         vpte_t *src_frame;
2225         vpte_t *dst_frame;
2226         vm_page_t m;
2227
2228         if (dst_addr != src_addr)
2229                 return;
2230         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2231                 return;
2232         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2233                 return;
2234
2235         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2236         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2237
2238         pmap_inval_init(&info);
2239 #if 0
2240         /* XXX */
2241         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2242         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2243 #endif
2244
2245         /*
2246          * critical section protection is required to maintain the page/object
2247          * association, interrupts can free pages and remove them from
2248          * their objects.
2249          */
2250         crit_enter();
2251         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2252                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2253                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2254                 vm_offset_t srcptepaddr;
2255                 unsigned ptepindex;
2256
2257                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2258                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2259
2260                 /*
2261                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2262                  * way below the low water mark of free pages or way
2263                  * above high water mark of used pv entries.
2264                  */
2265                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2266                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2267                         break;
2268
2269                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2270                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2271
2272                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2273                 if (srcptepaddr == 0)
2274                         continue;
2275
2276                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2277                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2278                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2279                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2280                         }
2281                         continue;
2282                 }
2283
2284                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2285                 if ((srcmpte == NULL) ||
2286                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2287                         continue;
2288
2289                 if (pdnxt > end_addr)
2290                         pdnxt = end_addr;
2291
2292                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2293                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2294                 while (addr < pdnxt) {
2295                         vpte_t ptetemp;
2296                         ptetemp = *src_pte;
2297                         /*
2298                          * we only virtual copy managed pages
2299                          */
2300                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2301                                 /*
2302                                  * We have to check after allocpte for the
2303                                  * pte still being around...  allocpte can
2304                                  * block.
2305                                  */
2306                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2307                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2308                                         /*
2309                                          * Clear the modified and accessed
2310                                          * (referenced) bits during the copy.
2311                                          *
2312                                          * We do not have to clear the write
2313                                          * bit to force a fault-on-modify
2314                                          * because the real kernel's target
2315                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2316                                          */
2317                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2318                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2319                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2320                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2321                                                 dstmpte, m);
2322                                 } else {
2323                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2324                                 }
2325                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2326                                         break;
2327                         }
2328                         addr += PAGE_SIZE;
2329                         src_pte++;
2330                         dst_pte++;
2331                 }
2332         }
2333         crit_exit();
2334         pmap_inval_flush(&info);
2335 }
2336
2337 /*
2338  * pmap_zero_page:
2339  *
2340  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2341  *      contents.
2342  *
2343  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2344  *      required.
2345  */
2346 void
2347 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2348 {
2349         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2350
2351         crit_enter();
2352         if (*gd->gd_CMAP3)
2353                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2354         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2355         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2356
2357         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2358         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2359         crit_exit();
2360 }
2361
2362 /*
2363  * pmap_page_assertzero:
2364  *
2365  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2366  */
2367 void
2368 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2369 {
2370         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2371         int i;
2372
2373         crit_enter();
2374         if (*gd->gd_CMAP3)
2375                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2376         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2377                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2378         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2379         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2380             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2381                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2382                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2383             }
2384         }
2385         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2386         crit_exit();
2387 }
2388
2389 /*
2390  * pmap_zero_page:
2391  *
2392  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2393  *      its contents with bzero.
2394  *
2395  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2396  */
2397 void
2398 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2399 {
2400         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2401
2402         crit_enter();
2403         if (*gd->gd_CMAP3)
2404                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2405         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2406                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2407         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2408
2409         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2410         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2411         crit_exit();
2412 }
2413
2414 /*
2415  * pmap_copy_page:
2416  *
2417  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2418  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2419  *      is required.
2420  */
2421 void
2422 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2423 {
2424         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2425
2426         crit_enter();
2427         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2428                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2429         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2430                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2431
2432         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2433         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2434
2435         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2436         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2437
2438         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2439
2440         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2441         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2442         crit_exit();
2443 }
2444
2445 /*
2446  * pmap_copy_page_frag:
2447  *
2448  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2449  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2450  *      is required.
2451  */
2452 void
2453 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2454 {
2455         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2456
2457         crit_enter();
2458         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2459                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2460         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2461                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2462
2463         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2464         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2465
2466         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2467         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2468
2469         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2470               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2471               bytes);
2472
2473         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2474         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2475         crit_exit();
2476 }
2477
2478 /*
2479  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2480  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2481  * be changed upwards or downwards in the future; it
2482  * is only necessary that true be returned for a small
2483  * subset of pmaps for proper page aging.
2484  */
2485 boolean_t
2486 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2487 {
2488         pv_entry_t pv;
2489         int loops = 0;
2490
2491         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2492                 return FALSE;
2493
2494         crit_enter();
2495
2496         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2497                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2498                         crit_exit();
2499                         return TRUE;
2500                 }
2501                 loops++;
2502                 if (loops >= 16)
2503                         break;
2504         }
2505         crit_exit();
2506         return (FALSE);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * Remove all pages from specified address space
2511  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2512  * is special cased for current process only, but
2513  * can have the more generic (and slightly slower)
2514  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2515  * in the case of running down an entire address space.
2516  */
2517 void
2518 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2519 {
2520         vpte_t *pte, tpte;
2521         pv_entry_t pv, npv;
2522         vm_page_t m;
2523         pmap_inval_info info;
2524         int iscurrentpmap;
2525         int32_t save_generation;
2526
2527         if (curproc && pmap == vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))
2528                 iscurrentpmap = 1;
2529         else
2530                 iscurrentpmap = 0;
2531
2532         pmap_inval_init(&info);
2533         crit_enter();
2534         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2535                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2536                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2537                         continue;
2538                 }
2539
2540                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2541
2542                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2543                 tpte = *pte;
2544
2545                 /*
2546                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2547                  * at this time
2548                  */
2549                 if (tpte & VPTE_WIRED) {
2550                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2551                         continue;
2552                 }
2553                 *pte = 0;
2554                 /* See NOTE: PMAP_INVAL_ADD */
2555                 pmap_inval_add(&info, pmap, pv->pv_va);
2556
2557                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2558
2559                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2560                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2561
2562                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2563
2564                 /*
2565                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2566                  */
2567                 if (tpte & VPTE_M) {
2568                         vm_page_dirty(m);
2569                 }
2570
2571                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2572                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2573                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2574
2575                 m->md.pv_list_count--;
2576                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2577                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2578                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2579                 }
2580
2581                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2582                 free_pv_entry(pv);
2583
2584                 /*
2585                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2586                  * calls and other removals were made.
2587                  */
2588                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2589                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2590                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2591                 }
2592         }
2593         pmap_inval_flush(&info);
2594         crit_exit();
2595 }
2596
2597 /*
2598  * pmap_testbit tests bits in pte's
2599  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2600  * and a lot of things compile-time evaluate.
2601  */
2602 static boolean_t
2603 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2604 {
2605         pv_entry_t pv;
2606         vpte_t *pte;
2607
2608         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2609                 return FALSE;
2610
2611         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2612                 return FALSE;
2613
2614         crit_enter();
2615
2616         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2617                 /*
2618                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2619                  * mark clean_map and ptes as never
2620                  * modified.
2621                  */
2622                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2623                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2624                                 continue;
2625                 }
2626
2627 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2628                 if (!pv->pv_pmap) {
2629                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2630                         continue;
2631                 }
2632 #endif
2633                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2634                 if (*pte & bit) {
2635                         crit_exit();
2636                         return TRUE;
2637                 }
2638         }
2639         crit_exit();
2640         return (FALSE);
2641 }
2642
2643 /*
2644  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2645  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2646  */
2647 static __inline void
2648 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2649 {
2650         struct pmap_inval_info info;
2651         pv_entry_t pv;
2652         vpte_t *pte;
2653         vpte_t pbits;
2654
2655         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2656                 return;
2657
2658         pmap_inval_init(&info);
2659         crit_enter();
2660
2661         /*
2662          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2663          * setting RO do we need to clear the VAC?
2664          */
2665         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2666                 /*
2667                  * don't write protect pager mappings
2668                  */
2669                 if (bit == VPTE_W) {
2670                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2671                                 continue;
2672                 }
2673
2674 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2675                 if (!pv->pv_pmap) {
2676                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2677                         continue;
2678                 }
2679 #endif
2680
2681                 /*
2682                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2683                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2684                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2685                  *
2686                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2687                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2688                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2689                  * will never set our Modify bit again.
2690                  */
2691                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2692                 if (bit & (VPTE_W|VPTE_M))
2693                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2694
2695                 pbits = *pte;
2696                 if (pbits & bit) {
2697                         if (bit == VPTE_W) {
2698                                 if (pbits & VPTE_M) {
2699                                         vm_page_dirty(m);
2700                                 }
2701                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_M|VPTE_W);
2702                         } else if (bit == VPTE_M) {
2703                                 /*
2704                                  * We do not have to make the page read-only
2705                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2706                                  * kernel will make the real PTE read-only
2707                                  * or otherwise detect the write and set
2708                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2709                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2710                                  * above).  This allows the real kernel to
2711                                  * handle the write fault without forwarding
2712                                  * the fault to us.
2713                                  */
2714                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_M);
2715                         } else {
2716                                 atomic_clear_int(pte, bit);
2717                         }
2718                 }
2719         }
2720         pmap_inval_flush(&info);
2721         crit_exit();
2722 }
2723
2724 /*
2725  *      pmap_page_protect:
2726  *
2727  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2728  */
2729 void
2730 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2731 {
2732         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2733                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2734                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2735                 } else {
2736                         pmap_remove_all(m);
2737                 }
2738         }
2739 }
2740
2741 vm_paddr_t
2742 pmap_phys_address(int ppn)
2743 {
2744         return (i386_ptob(ppn));
2745 }
2746
2747 /*
2748  *      pmap_ts_referenced:
2749  *
2750  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2751  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2752  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2753  *      reference bits set.
2754  *
2755  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2756  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2757  *      optimal aging of shared pages.
2758  */
2759 int
2760 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2761 {
2762         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2763         vpte_t *pte;
2764         int rtval = 0;
2765
2766         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2767                 return (rtval);
2768
2769         crit_enter();
2770
2771         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2772
2773                 pvf = pv;
2774
2775                 do {
2776                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2777
2778                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2779
2780                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2781
2782                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2783                                 continue;
2784
2785                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2786
2787                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2788 #ifdef SMP
2789                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_A);
2790 #else
2791                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, VPTE_A);
2792 #endif
2793                                 rtval++;
2794                                 if (rtval > 4) {
2795                                         break;
2796                                 }
2797                         }
2798                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2799         }
2800         crit_exit();
2801
2802         return (rtval);
2803 }
2804
2805 /*
2806  *      pmap_is_modified:
2807  *
2808  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2809  *      in any physical maps.
2810  */
2811 boolean_t
2812 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2813 {
2814         return pmap_testbit(m, VPTE_M);
2815 }
2816
2817 /*
2818  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
2819  */
2820 void
2821 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2822 {
2823         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2824 }
2825
2826 /*
2827  *      pmap_clear_reference:
2828  *
2829  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
2830  */
2831 void
2832 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2833 {
2834         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2835 }
2836
2837 /*
2838  * Miscellaneous support routines follow
2839  */
2840
2841 static void
2842 i386_protection_init(void)
2843 {
2844         int *kp, prot;
2845
2846         kp = protection_codes;
2847         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2848                 if (prot & VM_PROT_READ)
2849                         *kp |= VPTE_R;
2850                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2851                         *kp |= VPTE_W;
2852                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2853                         *kp |= VPTE_X;
2854                 ++kp;
2855         }
2856 }
2857
2858 /*
2859  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2860  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2861  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2862  * NOT real memory.
2863  *
2864  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2865  * a time.
2866  */
2867 void *
2868 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2869 {
2870         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2871         vpte_t *pte;
2872
2873         offset = pa & PAGE_MASK;
2874         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2875
2876         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
2877         if (!va)
2878                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2879
2880         pa = pa & VPTE_FRAME;
2881         for (tmpva = va; size > 0;) {
2882                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2883                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2884                 size -= PAGE_SIZE;
2885                 tmpva += PAGE_SIZE;
2886                 pa += PAGE_SIZE;
2887         }
2888         cpu_invltlb();
2889         smp_invltlb();
2890
2891         return ((void *)(va + offset));
2892 }
2893
2894 void
2895 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2896 {
2897         vm_offset_t base, offset;
2898
2899         base = va & VPTE_FRAME;
2900         offset = va & PAGE_MASK;
2901         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2902         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2903         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2904 }
2905
2906 /*
2907  * perform the pmap work for mincore
2908  */
2909 int
2910 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2911 {
2912         vpte_t *ptep, pte;
2913         vm_page_t m;
2914         int val = 0;
2915
2916         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2917         if (ptep == 0) {
2918                 return 0;
2919         }
2920
2921         if ((pte = *ptep) != 0) {
2922                 vm_offset_t pa;
2923
2924                 val = MINCORE_INCORE;
2925                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2926                         return val;
2927
2928                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2929
2930                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2931
2932                 /*
2933                  * Modified by us
2934                  */
2935                 if (pte & VPTE_M)
2936                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2937                 /*
2938                  * Modified by someone
2939                  */
2940                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
2941                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2942                 /*
2943                  * Referenced by us
2944                  */
2945                 if (pte & VPTE_A)
2946                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2947
2948                 /*
2949                  * Referenced by someone
2950                  */
2951                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
2952                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2953                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2954                 }
2955         }
2956         return val;
2957 }
2958
2959 void
2960 pmap_activate(struct proc *p)
2961 {
2962         pmap_t  pmap;
2963
2964         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
2965 #if defined(SMP)
2966         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
2967 #else
2968         pmap->pm_active |= 1;
2969 #endif
2970 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
2971         tlb_flush_count++;
2972 #endif
2973 #if 0
2974         KKASSERT((p == curproc));
2975
2976         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2977         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
2978 #endif
2979 }
2980
2981 void
2982 pmap_deactivate(struct proc *p)
2983 {
2984         pmap_t  pmap;
2985
2986         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
2987 #if defined(SMP)
2988         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
2989 #else
2990         pmap->pm_active &= ~1;
2991 #endif
2992         /*
2993          * XXX - note we do not adjust %cr3.  The caller is expected to
2994          * activate a new pmap or do a thread-exit.
2995          */
2996 }
2997
2998 vm_offset_t
2999 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3000 {
3001
3002         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3003                 return addr;
3004         }
3005
3006         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3007         return addr;
3008 }
3009
3010
3011 #if defined(DEBUG)
3012
3013 static void     pads (pmap_t pm);
3014 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3015
3016 /* print address space of pmap*/
3017 static void
3018 pads(pmap_t pm)
3019 {
3020         vm_offset_t va;
3021         int i, j;
3022         vpte_t *ptep;
3023
3024         if (pm == &kernel_pmap)
3025                 return;
3026         for (i = 0; i < 1024; i++)
3027                 if (pm->pm_pdir[i])
3028                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3029                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3030                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3031                                         continue;
3032                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3033                                         continue;
3034                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3035                                 if (ptep && (*ptep & VPTE_V)) {
3036                                         kprintf("%p:%x ",
3037                                                 (void *)va, (unsigned)*ptep);
3038                                 }
3039                         };
3040
3041 }
3042
3043 void
3044 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3045 {
3046         pv_entry_t pv;
3047         vm_page_t m;
3048
3049         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3050         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3051         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3052 #ifdef used_to_be
3053                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3054                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3055 #endif
3056                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3057                 pads(pv->pv_pmap);
3058         }
3059         kprintf(" ");
3060 }
3061 #endif
3062