Merge from vendor branch TNFTP:
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  *
9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
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 the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
22  *    must display the following acknowledgement:
23  *      This product includes software developed by the University of
24  *      California, Berkeley and its contributors.
25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
27  *    without specific prior written permission.
28  *
29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
39  * SUCH DAMAGE.
40  *
41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.77 2007/02/26 21:41:08 corecode Exp $
44  */
45
46 /*
47  *      Manages physical address maps.
48  *
49  *      In addition to hardware address maps, this
50  *      module is called upon to provide software-use-only
51  *      maps which may or may not be stored in the same
52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
53  *      used to store intermediate results from copy
54  *      operations to and from address spaces.
55  *
56  *      Since the information managed by this module is
57  *      also stored by the logical address mapping module,
58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
61  *      requested.
62  *
63  *      In order to cope with hardware architectures which
64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
66  *      operations until such time as they are actually
67  *      necessary.  This module is given full information as
68  *      to which processors are currently using which maps,
69  *      and to when physical maps must be made correct.
70  */
71
72 #include "opt_disable_pse.h"
73 #include "opt_pmap.h"
74 #include "opt_msgbuf.h"
75
76 #include <sys/param.h>
77 #include <sys/systm.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/proc.h>
80 #include <sys/msgbuf.h>
81 #include <sys/vmmeter.h>
82 #include <sys/mman.h>
83
84 #include <vm/vm.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <sys/sysctl.h>
87 #include <sys/lock.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_page.h>
90 #include <vm/vm_map.h>
91 #include <vm/vm_object.h>
92 #include <vm/vm_extern.h>
93 #include <vm/vm_pageout.h>
94 #include <vm/vm_pager.h>
95 #include <vm/vm_zone.h>
96
97 #include <sys/user.h>
98 #include <sys/thread2.h>
99
100 #include <machine/cputypes.h>
101 #include <machine/md_var.h>
102 #include <machine/specialreg.h>
103 #include <machine/smp.h>
104 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
105 #include <machine/globaldata.h>
106 #include <machine/pmap.h>
107 #include <machine/pmap_inval.h>
108
109 #include <ddb/ddb.h>
110
111 #define PMAP_KEEP_PDIRS
112 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
113 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
114 #endif
115
116 #if defined(DIAGNOSTIC)
117 #define PMAP_DIAGNOSTIC
118 #endif
119
120 #define MINPV 2048
121
122 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
123 #define PMAP_INLINE __inline
124 #else
125 #define PMAP_INLINE
126 #endif
127
128 /*
129  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
130  */
131 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
132 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
133
134 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
135 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
136 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
137 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
138 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
139
140
141 /*
142  * Given a map and a machine independent protection code,
143  * convert to a vax protection code.
144  */
145 #define pte_prot(m, p)          \
146         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
147 static int protection_codes[8];
148
149 struct pmap kernel_pmap;
150 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
151
152 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
153 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
154 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
155 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
156 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
157 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
158 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
159 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
160 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
161 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
162
163 static vm_object_t kptobj;
164
165 static int nkpt;
166 vm_offset_t kernel_vm_end;
167
168 /*
169  * Data for the pv entry allocation mechanism
170  */
171 static vm_zone_t pvzone;
172 static struct vm_zone pvzone_store;
173 static struct vm_object pvzone_obj;
174 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
175 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
176 static struct pv_entry *pvinit;
177
178 /*
179  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
180  */
181 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
182 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
183 static pt_entry_t *msgbufmap;
184 struct msgbuf *msgbufp=0;
185
186 /*
187  * Crashdump maps.
188  */
189 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
190 static caddr_t crashdumpmap;
191
192 extern pt_entry_t *SMPpt;
193
194 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
195 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
196 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
197 static void     i386_protection_init (void);
198 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
199
200 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
201 static vm_page_t pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
202                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte);
203 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
204                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
205 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
206                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
207 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
208                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
209 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
210 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
211                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
212
213 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
214
215 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
216 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
217 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
218 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
219 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
220 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
221
222 static unsigned pdir4mb;
223
224 /*
225  * Move the kernel virtual free pointer to the next
226  * 4MB.  This is used to help improve performance
227  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
228  * (.text, .data, .bss)
229  */
230 static vm_offset_t
231 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
232 {
233         vm_offset_t newaddr = addr;
234 #ifndef DISABLE_PSE
235         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
236                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
237         }
238 #endif
239         return newaddr;
240 }
241
242 /*
243  * pmap_pte:
244  *
245  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
246  *      pair.
247  *
248  *      This function may NOT be called from an interrupt.
249  */
250 PMAP_INLINE unsigned *
251 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
252 {
253         unsigned *pdeaddr;
254
255         if (pmap) {
256                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
257                 if (*pdeaddr & PG_PS)
258                         return pdeaddr;
259                 if (*pdeaddr) {
260                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
261                 }
262         }
263         return (0);
264 }
265
266 /*
267  * pmap_pte_quick:
268  *
269  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
270  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
271  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
272  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
273  *
274  *      Should only be called while in a critical section.
275  */
276 static unsigned * 
277 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
278 {
279         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
280         unsigned pde, newpf;
281
282         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
283                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
284                 unsigned index = i386_btop(va);
285                 /* are we current address space or kernel? */
286                 if ((pmap == &kernel_pmap) ||
287                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
288                         return (unsigned *) PTmap + index;
289                 }
290                 newpf = pde & PG_FRAME;
291                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
292                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
293                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
294                 }
295                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
296         }
297         return (0);
298 }
299
300
301 /*
302  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
303  *
304  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
305  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
306  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
307  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
308  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
309  *      (physical) address starting relative to 0]
310  */
311 void
312 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
313 {
314         vm_offset_t va;
315         pt_entry_t *pte;
316         struct mdglobaldata *gd;
317         int i;
318         int pg;
319
320         KvaStart = (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0);
321         KvaSize = (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0) - KvaStart;
322         KvaEnd  = KvaStart + KvaSize;
323
324         avail_start = firstaddr;
325
326         /*
327          * XXX The calculation of virtual_start is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE
328          * too large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
329          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
330          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
331          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
332          * in this calculation.
333          */
334         virtual_start = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
335         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
336         virtual_end = VADDR(KPTDI+NKPDE-1, NPTEPG-1);
337
338         /*
339          * Initialize protection array.
340          */
341         i386_protection_init();
342
343         /*
344          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
345          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
346          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
347          */
348         kernel_pmap.pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
349         kernel_pmap.pm_count = 1;
350         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
351         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
352         nkpt = NKPT;
353
354         /*
355          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
356          * mapping of pages.
357          */
358 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
359         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
360
361         va = virtual_start;
362         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(&kernel_pmap, va);
363
364         /*
365          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
366          */
367         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
368
369         /*
370          * Crashdump maps.
371          */
372         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
373
374         /*
375          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
376          * /dev/mem.
377          */
378         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
379
380         /*
381          * msgbufp is used to map the system message buffer.
382          * XXX msgbufmap is not used.
383          */
384         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
385                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
386
387         virtual_start = va;
388
389         *(int *) CMAP1 = 0;
390         for (i = 0; i < NKPT; i++)
391                 PTD[i] = 0;
392
393         /*
394          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
395          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
396          * works under UP because self-referential page table mappings
397          */
398 #ifdef SMP
399         pgeflag = 0;
400 #else
401         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
402                 pgeflag = PG_G;
403 #endif
404         
405 /*
406  * Initialize the 4MB page size flag
407  */
408         pseflag = 0;
409 /*
410  * The 4MB page version of the initial
411  * kernel page mapping.
412  */
413         pdir4mb = 0;
414
415 #if !defined(DISABLE_PSE)
416         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
417                 unsigned ptditmp;
418                 /*
419                  * Note that we have enabled PSE mode
420                  */
421                 pseflag = PG_PS;
422                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
423                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
424                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
425                 pdir4mb = ptditmp;
426
427 #ifndef SMP
428                 /*
429                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
430                  * now because the APs will not be able to use it when
431                  * they boot up.
432                  */
433                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
434
435                 /*
436                  * We can do the mapping here for the single processor
437                  * case.  We simply ignore the old page table page from
438                  * now on.
439                  */
440                 /*
441                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
442                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
443                  */
444                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
445                 kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
446                 cpu_invltlb();
447 #endif
448         }
449 #endif
450 #ifdef SMP
451         if (cpu_apic_address == 0)
452                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
453
454         /* local apic is mapped on last page */
455         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
456             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
457 #endif
458
459         /*
460          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
461          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
462          * portion.
463          */
464         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
465         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
466         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
467         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
468         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
469         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
470         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
471         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
472         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
473         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
474
475         cpu_invltlb();
476 }
477
478 #ifdef SMP
479 /*
480  * Set 4mb pdir for mp startup
481  */
482 void
483 pmap_set_opt(void)
484 {
485         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
486                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
487                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
488                         kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] =
489                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
490                         cpu_invltlb();
491                 }
492         }
493 }
494 #endif
495
496 /*
497  *      Initialize the pmap module.
498  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
499  *      system needs to map virtual memory.
500  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
501  *      way, discontiguous physical memory.
502  */
503 void
504 pmap_init(void)
505 {
506         int i;
507         int initial_pvs;
508
509         /*
510          * object for kernel page table pages
511          */
512         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
513
514         /*
515          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
516          * pv_head_table.
517          */
518
519         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
520                 vm_page_t m;
521
522                 m = &vm_page_array[i];
523                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
524                 m->md.pv_list_count = 0;
525         }
526
527         /*
528          * init the pv free list
529          */
530         initial_pvs = vm_page_array_size;
531         if (initial_pvs < MINPV)
532                 initial_pvs = MINPV;
533         pvzone = &pvzone_store;
534         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
535                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
536         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
537                 initial_pvs);
538
539         /*
540          * Now it is safe to enable pv_table recording.
541          */
542         pmap_initialized = TRUE;
543 }
544
545 /*
546  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
547  * high water mark so that the system can recover from excessive
548  * numbers of pv entries.
549  */
550 void
551 pmap_init2(void)
552 {
553         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
554
555         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
556         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
557         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
558         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
559         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
560 }
561
562
563 /***************************************************
564  * Low level helper routines.....
565  ***************************************************/
566
567 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
568
569 /*
570  * This code checks for non-writeable/modified pages.
571  * This should be an invalid condition.
572  */
573 static int
574 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
575 {
576         int pte;
577
578         pte = (int) ptea;
579
580         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
581                 return 1;
582         else
583                 return 0;
584 }
585 #endif
586
587
588 /*
589  * this routine defines the region(s) of memory that should
590  * not be tested for the modified bit.
591  */
592 static PMAP_INLINE int
593 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
594 {
595         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
596                 return 1;
597         else
598                 return 0;
599 }
600
601 static unsigned *
602 get_ptbase(pmap_t pmap)
603 {
604         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
605         struct globaldata *gd = mycpu;
606
607         /* are we current address space or kernel? */
608         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
609                 return (unsigned *) PTmap;
610         }
611
612         /* otherwise, we are alternate address space */
613         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 &&
614                  (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
615
616         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
617                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
618                 /* The page directory is not shared between CPUs */
619                 cpu_invltlb();
620         }
621         return (unsigned *) APTmap;
622 }
623
624 /*
625  * pmap_extract:
626  *
627  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
628  *
629  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
630  *      not kernel_pmap.
631  */
632 vm_paddr_t 
633 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
634 {
635         vm_offset_t rtval;
636         vm_offset_t pdirindex;
637
638         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
639         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
640                 unsigned *pte;
641                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
642                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
643                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
644                         return rtval;
645                 }
646                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
647                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
648                 return rtval;
649         }
650         return 0;
651 }
652
653 /***************************************************
654  * Low level mapping routines.....
655  ***************************************************/
656
657 /*
658  * Routine: pmap_kenter
659  * Function:
660  *      Add a wired page to the KVA
661  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
662  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
663  */
664 void 
665 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
666 {
667         unsigned *pte;
668         unsigned npte;
669         pmap_inval_info info;
670
671         pmap_inval_init(&info);
672         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
673         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
674         pte = (unsigned *)vtopte(va);
675         *pte = npte;
676         pmap_inval_flush(&info);
677 }
678
679 /*
680  * Routine: pmap_kenter_quick
681  * Function:
682  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
683  *      mapping on the current CPU.
684  */
685 void
686 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
687 {
688         unsigned *pte;
689         unsigned npte;
690
691         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
692         pte = (unsigned *)vtopte(va);
693         *pte = npte;
694         cpu_invlpg((void *)va);
695 }
696
697 void
698 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
699 {
700         pmap_inval_info info;
701
702         pmap_inval_init(&info);
703         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
704         pmap_inval_flush(&info);
705 }
706
707 void
708 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
709 {
710         cpu_invlpg((void *)va);
711 }
712
713 /*
714  * remove a page from the kernel pagetables
715  */
716 void
717 pmap_kremove(vm_offset_t va)
718 {
719         unsigned *pte;
720         pmap_inval_info info;
721
722         pmap_inval_init(&info);
723         pmap_inval_add(&info, &kernel_pmap, va);
724         pte = (unsigned *)vtopte(va);
725         *pte = 0;
726         pmap_inval_flush(&info);
727 }
728
729 void
730 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
731 {
732         unsigned *pte;
733         pte = (unsigned *)vtopte(va);
734         *pte = 0;
735         cpu_invlpg((void *)va);
736 }
737
738 /*
739  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
740  */
741 void
742 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
743 {
744         *vtopte(va) |= PG_RW;
745         cpu_invlpg((void *)va);
746 }
747
748 void
749 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
750 {
751         *vtopte(va) |= PG_N;
752         cpu_invlpg((void *)va);
753 }
754
755 /*
756  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
757  *      virtual address space.
758  *
759  *      For now, VM is already on, we only need to map the
760  *      specified memory.
761  */
762 vm_offset_t
763 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
764 {
765         while (start < end) {
766                 pmap_kenter(virt, start);
767                 virt += PAGE_SIZE;
768                 start += PAGE_SIZE;
769         }
770         return (virt);
771 }
772
773
774 /*
775  * Add a list of wired pages to the kva
776  * this routine is only used for temporary
777  * kernel mappings that do not need to have
778  * page modification or references recorded.
779  * Note that old mappings are simply written
780  * over.  The page *must* be wired.
781  */
782 void
783 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
784 {
785         vm_offset_t end_va;
786
787         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
788                 
789         while (va < end_va) {
790                 unsigned *pte;
791
792                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
793                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
794                 cpu_invlpg((void *)va);
795                 va += PAGE_SIZE;
796                 m++;
797         }
798 #ifdef SMP
799         smp_invltlb();  /* XXX */
800 #endif
801 }
802
803 void
804 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
805 {
806         vm_offset_t end_va;
807         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
808
809         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
810
811         while (va < end_va) {
812                 unsigned *pte;
813                 unsigned pteval;
814
815                 /*
816                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
817                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
818                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
819                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
820                  * entry is optimal and no invalidation is required.
821                  */
822                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
823                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
824                 if (*pte != pteval) {
825                         *mask = 0;
826                         *pte = pteval;
827                         cpu_invlpg((void *)va);
828                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
829                         cpu_invlpg((void *)va);
830                 }
831                 va += PAGE_SIZE;
832                 m++;
833         }
834         *mask |= cmask;
835 }
836
837 /*
838  * this routine jerks page mappings from the
839  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
840  */
841 void
842 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
843 {
844         vm_offset_t end_va;
845
846         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
847
848         while (va < end_va) {
849                 unsigned *pte;
850
851                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
852                 *pte = 0;
853                 cpu_invlpg((void *)va);
854                 va += PAGE_SIZE;
855         }
856 #ifdef SMP
857         smp_invltlb();
858 #endif
859 }
860
861 /*
862  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
863  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
864  *
865  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
866  * the call should be made with a critical section held so the page's object
867  * association remains valid on return.
868  */
869 static vm_page_t
870 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
871 {
872         vm_page_t m;
873
874 retry:
875         m = vm_page_lookup(object, pindex);
876         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
877                 goto retry;
878         return(m);
879 }
880
881 /*
882  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
883  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
884  */
885 void
886 pmap_init_thread(thread_t td)
887 {
888         /* enforce pcb placement */
889         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
890         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
891         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
892 }
893
894 /*
895  * This routine directly affects the fork perf for a process.
896  */
897 void
898 pmap_init_proc(struct proc *p)
899 {
900 }
901
902 /*
903  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
904  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
905  */
906 void
907 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
908 {
909         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
910 }
911
912 /***************************************************
913  * Page table page management routines.....
914  ***************************************************/
915
916 /*
917  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
918  * drops to zero, then it decrements the wire count.
919  */
920 static int 
921 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
922 {
923         pmap_inval_flush(info);
924         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
925                 ;
926
927         if (m->hold_count == 0) {
928                 /*
929                  * unmap the page table page
930                  */
931                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
932                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
933                 --pmap->pm_stats.resident_count;
934
935                 if (pmap->pm_ptphint == m)
936                         pmap->pm_ptphint = NULL;
937
938                 /*
939                  * If the page is finally unwired, simply free it.
940                  */
941                 --m->wire_count;
942                 if (m->wire_count == 0) {
943                         vm_page_flash(m);
944                         vm_page_busy(m);
945                         vm_page_free_zero(m);
946                         --vmstats.v_wire_count;
947                 }
948                 return 1;
949         }
950         return 0;
951 }
952
953 static PMAP_INLINE int
954 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
955 {
956         vm_page_unhold(m);
957         if (m->hold_count == 0)
958                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
959         else
960                 return 0;
961 }
962
963 /*
964  * After removing a page table entry, this routine is used to
965  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
966  */
967 static int
968 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
969                 pmap_inval_info_t info)
970 {
971         unsigned ptepindex;
972         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
973                 return 0;
974
975         if (mpte == NULL) {
976                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
977                 if (pmap->pm_ptphint &&
978                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
979                         mpte = pmap->pm_ptphint;
980                 } else {
981                         pmap_inval_flush(info);
982                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
983                         pmap->pm_ptphint = mpte;
984                 }
985         }
986
987         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
988 }
989
990 /*
991  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
992  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
993  *
994  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
995  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
996  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
997  */
998 void
999 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1000 {
1001         pmap->pm_pdir =
1002                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1003         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1004         pmap->pm_count = 1;
1005         pmap->pm_active = 0;
1006         pmap->pm_ptphint = NULL;
1007         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1008         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1013  * such as one in a vmspace structure.
1014  */
1015 void
1016 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1017 {
1018         vm_page_t ptdpg;
1019
1020         /*
1021          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1022          * page directory table.
1023          */
1024         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1025                 pmap->pm_pdir =
1026                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1027         }
1028
1029         /*
1030          * allocate object for the ptes
1031          */
1032         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1033                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1034
1035         /*
1036          * allocate the page directory page
1037          */
1038         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1039                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1040
1041         ptdpg->wire_count = 1;
1042         ++vmstats.v_wire_count;
1043
1044
1045         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1046         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1047
1048         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1049         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1050                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1051
1052         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1053
1054         /* install self-referential address mapping entry */
1055         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1056                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1057
1058         pmap->pm_count = 1;
1059         pmap->pm_active = 0;
1060         pmap->pm_ptphint = NULL;
1061         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1062         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1067  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1068  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1069  * then copies the template.
1070  */
1071 void
1072 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1073 {
1074         crit_enter();
1075         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1076         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1077         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1078         crit_exit();
1079 }
1080
1081 /*
1082  * Attempt to release and free and vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1083  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1084  */
1085 static int
1086 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1087 {
1088         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1089         /*
1090          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1091          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1092          * might as well be placed directly into the zero queue.
1093          */
1094         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1095                 return 0;
1096
1097         vm_page_busy(p);
1098
1099         /*
1100          * Remove the page table page from the processes address space.
1101          */
1102         pde[p->pindex] = 0;
1103         pmap->pm_stats.resident_count--;
1104
1105         if (p->hold_count)  {
1106                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1107         }
1108         /*
1109          * Page directory pages need to have the kernel
1110          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1111          */
1112         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1113                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1114                 pde[MPPTDI] = 0;
1115                 pde[APTDPTDI] = 0;
1116                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1117         }
1118
1119         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1120                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1121
1122         p->wire_count--;
1123         vmstats.v_wire_count--;
1124         vm_page_free_zero(p);
1125         return 1;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * this routine is called if the page table page is not
1130  * mapped correctly.
1131  */
1132 static vm_page_t
1133 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1134 {
1135         vm_offset_t pteva, ptepa;
1136         vm_page_t m;
1137
1138         /*
1139          * Find or fabricate a new pagetable page
1140          */
1141         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1142                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1143
1144         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1145                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1146
1147         if (m->wire_count == 0)
1148                 vmstats.v_wire_count++;
1149         m->wire_count++;
1150
1151         /*
1152          * Increment the hold count for the page table page
1153          * (denoting a new mapping.)
1154          */
1155         m->hold_count++;
1156
1157         /*
1158          * Map the pagetable page into the process address space, if
1159          * it isn't already there.
1160          */
1161
1162         pmap->pm_stats.resident_count++;
1163
1164         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1165         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1166                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1167
1168         /*
1169          * Set the page table hint
1170          */
1171         pmap->pm_ptphint = m;
1172
1173         /*
1174          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1175          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1176          */
1177         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1178                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1179                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1180                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1181                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1182                 } else {
1183                         pmap_zero_page(ptepa);
1184                 }
1185         }
1186
1187         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1188         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1189         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1190         vm_page_wakeup(m);
1191
1192         return m;
1193 }
1194
1195 static vm_page_t
1196 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1197 {
1198         unsigned ptepindex;
1199         vm_offset_t ptepa;
1200         vm_page_t m;
1201
1202         /*
1203          * Calculate pagetable page index
1204          */
1205         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1206
1207         /*
1208          * Get the page directory entry
1209          */
1210         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1211
1212         /*
1213          * This supports switching from a 4MB page to a
1214          * normal 4K page.
1215          */
1216         if (ptepa & PG_PS) {
1217                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1218                 ptepa = 0;
1219                 cpu_invltlb();
1220                 smp_invltlb();
1221         }
1222
1223         /*
1224          * If the page table page is mapped, we just increment the
1225          * hold count, and activate it.
1226          */
1227         if (ptepa) {
1228                 /*
1229                  * In order to get the page table page, try the
1230                  * hint first.
1231                  */
1232                 if (pmap->pm_ptphint &&
1233                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1234                         m = pmap->pm_ptphint;
1235                 } else {
1236                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1237                         pmap->pm_ptphint = m;
1238                 }
1239                 m->hold_count++;
1240                 return m;
1241         }
1242         /*
1243          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1244          */
1245         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1246 }
1247
1248
1249 /***************************************************
1250  * Pmap allocation/deallocation routines.
1251  ***************************************************/
1252
1253 /*
1254  * Release any resources held by the given physical map.
1255  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1256  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1257  */
1258 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1259
1260 void
1261 pmap_release(struct pmap *pmap)
1262 {
1263         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1264         struct rb_vm_page_scan_info info;
1265
1266 #if defined(DIAGNOSTIC)
1267         if (object->ref_count != 1)
1268                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1269 #endif
1270         
1271         info.pmap = pmap;
1272         info.object = object;
1273         crit_enter();
1274         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1275         crit_exit();
1276
1277         do {
1278                 crit_enter();
1279                 info.error = 0;
1280                 info.mpte = NULL;
1281                 info.limit = object->generation;
1282
1283                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1284                                         pmap_release_callback, &info);
1285                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1286                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1287                                 info.error = 1;
1288                 }
1289                 crit_exit();
1290         } while (info.error);
1291 }
1292
1293 static int
1294 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1295 {
1296         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1297
1298         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1299                 info->mpte = p;
1300                 return(0);
1301         }
1302         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1303                 info->error = 1;
1304                 return(-1);
1305         }
1306         if (info->object->generation != info->limit) {
1307                 info->error = 1;
1308                 return(-1);
1309         }
1310         return(0);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1315  */
1316
1317 void
1318 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1319 {
1320         struct pmap *pmap;
1321         vm_offset_t ptppaddr;
1322         vm_page_t nkpg;
1323         pd_entry_t newpdir;
1324
1325         crit_enter();
1326         if (kernel_vm_end == 0) {
1327                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1328                 nkpt = 0;
1329                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1330                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1331                         nkpt++;
1332                 }
1333         }
1334         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1335         while (kernel_vm_end < addr) {
1336                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1337                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1338                         continue;
1339                 }
1340
1341                 /*
1342                  * This index is bogus, but out of the way
1343                  */
1344                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, 
1345                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1346                 if (nkpg == NULL)
1347                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1348
1349                 vm_page_wire(nkpg);
1350                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1351                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1352                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1353                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1354                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1355                 nkpt++;
1356
1357                 /*
1358                  * This update must be interlocked with pmap_pinit2.
1359                  */
1360                 TAILQ_FOREACH(pmap, &pmap_list, pm_pmnode) {
1361                         *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1362                 }
1363                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1364                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1365         }
1366         crit_exit();
1367 }
1368
1369 /*
1370  *      Retire the given physical map from service.
1371  *      Should only be called if the map contains
1372  *      no valid mappings.
1373  */
1374 void
1375 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1376 {
1377         int count;
1378
1379         if (pmap == NULL)
1380                 return;
1381
1382         count = --pmap->pm_count;
1383         if (count == 0) {
1384                 pmap_release(pmap);
1385                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1386         }
1387 }
1388
1389 /*
1390  *      Add a reference to the specified pmap.
1391  */
1392 void
1393 pmap_reference(pmap_t pmap)
1394 {
1395         if (pmap != NULL) {
1396                 pmap->pm_count++;
1397         }
1398 }
1399
1400 /***************************************************
1401 * page management routines.
1402  ***************************************************/
1403
1404 /*
1405  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1406  * called from an interrupt.
1407  */
1408 static PMAP_INLINE void
1409 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1410 {
1411         pv_entry_count--;
1412         zfree(pvzone, pv);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1417  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1418  */
1419 static pv_entry_t
1420 get_pv_entry(void)
1421 {
1422         pv_entry_count++;
1423         if (pv_entry_high_water &&
1424                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1425                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1426                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1427                 wakeup (&vm_pages_needed);
1428         }
1429         return zalloc(pvzone);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * This routine is very drastic, but can save the system
1434  * in a pinch.
1435  */
1436 void
1437 pmap_collect(void)
1438 {
1439         int i;
1440         vm_page_t m;
1441         static int warningdone=0;
1442
1443         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1444                 return;
1445
1446         if (warningdone < 5) {
1447                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1448                 warningdone++;
1449         }
1450
1451         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1452                 m = &vm_page_array[i];
1453                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1454                     (m->flags & PG_BUSY))
1455                         continue;
1456                 pmap_remove_all(m);
1457         }
1458         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1459 }
1460         
1461
1462 /*
1463  * If it is the first entry on the list, it is actually
1464  * in the header and we must copy the following entry up
1465  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1466  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1467  */
1468 static int
1469 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1470                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1471 {
1472         pv_entry_t pv;
1473         int rtval;
1474
1475         crit_enter();
1476         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1477                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1478                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1479                                 break;
1480                 }
1481         } else {
1482                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1483                         if (va == pv->pv_va) 
1484                                 break;
1485                 }
1486         }
1487
1488         rtval = 0;
1489         if (pv) {
1490                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1491                 m->md.pv_list_count--;
1492                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1493                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1494                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1495                 ++pmap->pm_generation;
1496                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1497                 free_pv_entry(pv);
1498         }
1499         crit_exit();
1500         return rtval;
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Create a pv entry for page at pa for
1505  * (pmap, va).
1506  */
1507 static void
1508 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1509 {
1510         pv_entry_t pv;
1511
1512         crit_enter();
1513         pv = get_pv_entry();
1514         pv->pv_va = va;
1515         pv->pv_pmap = pmap;
1516         pv->pv_ptem = mpte;
1517
1518         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1519         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1520         m->md.pv_list_count++;
1521
1522         crit_exit();
1523 }
1524
1525 /*
1526  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1527  */
1528 static int
1529 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1530         pmap_inval_info_t info)
1531 {
1532         unsigned oldpte;
1533         vm_page_t m;
1534
1535         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1536         oldpte = loadandclear(ptq);
1537         if (oldpte & PG_W)
1538                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1539         /*
1540          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1541          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1542          * the SMP case.
1543          */
1544         if (oldpte & PG_G)
1545                 cpu_invlpg((void *)va);
1546         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1547         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1548                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1549                 if (oldpte & PG_M) {
1550 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1551                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1552                                 kprintf(
1553         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1554                                     va, oldpte);
1555                         }
1556 #endif
1557                         if (pmap_track_modified(va))
1558                                 vm_page_dirty(m);
1559                 }
1560                 if (oldpte & PG_A)
1561                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1562                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1563         } else {
1564                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1565         }
1566
1567         return 0;
1568 }
1569
1570 /*
1571  * pmap_remove_page:
1572  *
1573  *      Remove a single page from a process address space.
1574  *
1575  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1576  *      not kernel_pmap.
1577  */
1578 static void
1579 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1580 {
1581         unsigned *ptq;
1582
1583         /*
1584          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1585          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1586          */
1587         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1588                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1589                 if (*ptq) {
1590                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1591                 }
1592         }
1593 }
1594
1595 /*
1596  * pmap_remove:
1597  *
1598  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1599  *
1600  *      It is assumed that the start and end are properly
1601  *      rounded to the page size.
1602  *
1603  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1604  *      not kernel_pmap.
1605  */
1606 void
1607 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1608 {
1609         unsigned *ptbase;
1610         vm_offset_t pdnxt;
1611         vm_offset_t ptpaddr;
1612         vm_offset_t sindex, eindex;
1613         struct pmap_inval_info info;
1614
1615         if (pmap == NULL)
1616                 return;
1617
1618         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1619                 return;
1620
1621         pmap_inval_init(&info);
1622
1623         /*
1624          * special handling of removing one page.  a very
1625          * common operation and easy to short circuit some
1626          * code.
1627          */
1628         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1629                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1630                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1631                 pmap_inval_flush(&info);
1632                 return;
1633         }
1634
1635         /*
1636          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1637          * worked with.
1638          */
1639         sindex = i386_btop(sva);
1640         eindex = i386_btop(eva);
1641
1642         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1643                 unsigned pdirindex;
1644
1645                 /*
1646                  * Calculate index for next page table.
1647                  */
1648                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1649                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1650                         break;
1651
1652                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1653                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1654                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1655                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1656                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1657                         continue;
1658                 }
1659
1660                 /*
1661                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1662                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1663                  */
1664                 if (ptpaddr == 0)
1665                         continue;
1666
1667                 /*
1668                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1669                  * by the current page table page, or to the end of the
1670                  * range being removed.
1671                  */
1672                 if (pdnxt > eindex) {
1673                         pdnxt = eindex;
1674                 }
1675
1676                 /*
1677                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1678                  */
1679                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1680                         vm_offset_t va;
1681
1682                         ptbase = get_ptbase(pmap);
1683                         if (ptbase[sindex] == 0)
1684                                 continue;
1685                         va = i386_ptob(sindex);
1686                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1687                                 break;
1688                 }
1689         }
1690         pmap_inval_flush(&info);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * pmap_remove_all:
1695  *
1696  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1697  *      Reflects back modify bits to the pager.
1698  *
1699  *      This routine may not be called from an interrupt.
1700  */
1701
1702 static void
1703 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1704 {
1705         struct pmap_inval_info info;
1706         unsigned *pte, tpte;
1707         pv_entry_t pv;
1708
1709 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1710         /*
1711          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1712          * pages!
1713          */
1714         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1715                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1716         }
1717 #endif
1718
1719         pmap_inval_init(&info);
1720         crit_enter();
1721         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1722                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1723
1724                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1725                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1726
1727                 tpte = loadandclear(pte);
1728                 if (tpte & PG_W)
1729                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1730
1731                 if (tpte & PG_A)
1732                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1733
1734                 /*
1735                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1736                  */
1737                 if (tpte & PG_M) {
1738 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1739                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1740                                 kprintf(
1741         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1742                                     pv->pv_va, tpte);
1743                         }
1744 #endif
1745                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1746                                 vm_page_dirty(m);
1747                 }
1748                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1749                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1750                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1751                 m->md.pv_list_count--;
1752                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1753                 free_pv_entry(pv);
1754         }
1755
1756         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1757         crit_exit();
1758         pmap_inval_flush(&info);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * pmap_protect:
1763  *
1764  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1765  *      as requested.
1766  *
1767  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1768  *      not the kernel_pmap.
1769  */
1770 void
1771 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1772 {
1773         unsigned *ptbase;
1774         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1775         vm_pindex_t sindex, eindex;
1776         pmap_inval_info info;
1777
1778         if (pmap == NULL)
1779                 return;
1780
1781         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1782                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1783                 return;
1784         }
1785
1786         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1787                 return;
1788
1789         pmap_inval_init(&info);
1790
1791         ptbase = get_ptbase(pmap);
1792
1793         sindex = i386_btop(sva);
1794         eindex = i386_btop(eva);
1795
1796         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1797
1798                 unsigned pdirindex;
1799
1800                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1801
1802                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1803                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1804                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1805                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1806                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1807                         continue;
1808                 }
1809
1810                 /*
1811                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1812                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1813                  */
1814                 if (ptpaddr == 0)
1815                         continue;
1816
1817                 if (pdnxt > eindex) {
1818                         pdnxt = eindex;
1819                 }
1820
1821                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1822
1823                         unsigned pbits;
1824                         vm_page_t m;
1825
1826                         /* XXX this isn't optimal */
1827                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1828                         pbits = ptbase[sindex];
1829
1830                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1831                                 m = NULL;
1832                                 if (pbits & PG_A) {
1833                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1834                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1835                                         pbits &= ~PG_A;
1836                                 }
1837                                 if (pbits & PG_M) {
1838                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1839                                                 if (m == NULL)
1840                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1841                                                 vm_page_dirty(m);
1842                                                 pbits &= ~PG_M;
1843                                         }
1844                                 }
1845                         }
1846
1847                         pbits &= ~PG_RW;
1848
1849                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1850                                 ptbase[sindex] = pbits;
1851                         }
1852                 }
1853         }
1854         pmap_inval_flush(&info);
1855 }
1856
1857 /*
1858  *      Insert the given physical page (p) at
1859  *      the specified virtual address (v) in the
1860  *      target physical map with the protection requested.
1861  *
1862  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1863  *      that the related pte can not be reclaimed.
1864  *
1865  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1866  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1867  *      insert this page into the given map NOW.
1868  */
1869 void
1870 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1871            boolean_t wired)
1872 {
1873         vm_paddr_t pa;
1874         unsigned *pte;
1875         vm_paddr_t opa;
1876         vm_offset_t origpte, newpte;
1877         vm_page_t mpte;
1878         pmap_inval_info info;
1879
1880         if (pmap == NULL)
1881                 return;
1882
1883         va &= PG_FRAME;
1884 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1885         if (va >= KvaEnd)
1886                 panic("pmap_enter: toobig");
1887         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1888                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1889 #endif
1890         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
1891                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
1892 #ifdef DDB
1893                 db_print_backtrace();
1894 #endif
1895         }
1896         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
1897                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
1898 #ifdef DDB
1899                 db_print_backtrace();
1900 #endif
1901         }
1902
1903         mpte = NULL;
1904         /*
1905          * In the case that a page table page is not
1906          * resident, we are creating it here.
1907          */
1908         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1909                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1910         }
1911
1912         pmap_inval_init(&info);
1913         pte = pmap_pte(pmap, va);
1914
1915         /*
1916          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1917          */
1918         if (pte == NULL) {
1919                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1920                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1921         }
1922
1923         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1924         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1925         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1926         opa = origpte & PG_FRAME;
1927
1928         if (origpte & PG_PS)
1929                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1930
1931         /*
1932          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1933          */
1934         if (origpte && (opa == pa)) {
1935                 /*
1936                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1937                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1938                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1939                  * the PT page will be also.
1940                  */
1941                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1942                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1943                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1944                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1945
1946 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1947                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1948                         kprintf(
1949         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1950                             va, origpte);
1951                 }
1952 #endif
1953
1954                 /*
1955                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1956                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1957                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1958                  * bits below.
1959                  */
1960                 if (mpte)
1961                         mpte->hold_count--;
1962
1963                 /*
1964                  * We might be turning off write access to the page,
1965                  * so we go ahead and sense modify status.
1966                  */
1967                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1968                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1969                                 vm_page_t om;
1970                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1971                                 vm_page_dirty(om);
1972                         }
1973                         pa |= PG_MANAGED;
1974                 }
1975                 goto validate;
1976         } 
1977         /*
1978          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1979          * handle validating new mapping.
1980          */
1981         if (opa) {
1982                 int err;
1983                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
1984                 if (err)
1985                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1986         }
1987
1988         /*
1989          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1990          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1991          * called at interrupt time.
1992          */
1993         if (pmap_initialized && 
1994             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1995                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1996                 pa |= PG_MANAGED;
1997         }
1998
1999         /*
2000          * Increment counters
2001          */
2002         pmap->pm_stats.resident_count++;
2003         if (wired)
2004                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2005
2006 validate:
2007         /*
2008          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2009          */
2010         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2011
2012         if (wired)
2013                 newpte |= PG_W;
2014         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2015                 newpte |= PG_U;
2016         if (pmap == &kernel_pmap)
2017                 newpte |= pgeflag;
2018
2019         /*
2020          * if the mapping or permission bits are different, we need
2021          * to update the pte.
2022          */
2023         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2024                 *pte = newpte | PG_A;
2025         }
2026         pmap_inval_flush(&info);
2027 }
2028
2029 /*
2030  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2031  * 1. Current pmap & pmap exists.
2032  * 2. Not wired.
2033  * 3. Read access.
2034  * 4. No page table pages.
2035  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2036  * 6. Page IS managed.
2037  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2038  */
2039
2040 static vm_page_t
2041 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2042 {
2043         unsigned *pte;
2044         vm_paddr_t pa;
2045         pmap_inval_info info;
2046
2047         pmap_inval_init(&info);
2048
2049         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2050                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2051 #ifdef DDB
2052                 db_print_backtrace();
2053 #endif
2054         }
2055         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2056                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2057 #ifdef DDB
2058                 db_print_backtrace();
2059 #endif
2060         }
2061
2062         /*
2063          * In the case that a page table page is not
2064          * resident, we are creating it here.
2065          */
2066         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2067                 unsigned ptepindex;
2068                 vm_offset_t ptepa;
2069
2070                 /*
2071                  * Calculate pagetable page index
2072                  */
2073                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2074                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2075                         mpte->hold_count++;
2076                 } else {
2077 retry:
2078                         /*
2079                          * Get the page directory entry
2080                          */
2081                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2082
2083                         /*
2084                          * If the page table page is mapped, we just increment
2085                          * the hold count, and activate it.
2086                          */
2087                         if (ptepa) {
2088                                 if (ptepa & PG_PS)
2089                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2090                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2091                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2092                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2093                                 } else {
2094                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2095                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2096                                 }
2097                                 if (mpte == NULL)
2098                                         goto retry;
2099                                 mpte->hold_count++;
2100                         } else {
2101                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2102                         }
2103                 }
2104         } else {
2105                 mpte = NULL;
2106         }
2107
2108         /*
2109          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2110          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2111          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2112          * But that isn't as quick as vtopte.
2113          */
2114         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2115         if (*pte) {
2116                 if (mpte)
2117                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2118                 return 0;
2119         }
2120
2121         /*
2122          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2123          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2124          * called at interrupt time.
2125          */
2126         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2127                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2128
2129         /*
2130          * Increment counters
2131          */
2132         pmap->pm_stats.resident_count++;
2133
2134         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2135
2136         /*
2137          * Now validate mapping with RO protection
2138          */
2139         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2140                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2141         else
2142                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2143
2144         return mpte;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2149  * to be used for panic dumps.
2150  */
2151 void *
2152 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2153 {
2154         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2155         return ((void *)crashdumpmap);
2156 }
2157
2158 #define MAX_INIT_PT (96)
2159
2160 /*
2161  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2162  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2163  * immediately after an mmap.
2164  */
2165 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2166
2167 void
2168 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2169                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2170                     vm_size_t size, int limit)
2171 {
2172         struct rb_vm_page_scan_info info;
2173         int psize;
2174
2175         /*
2176          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2177          * or object.
2178          */
2179         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2180                 return;
2181
2182         /*
2183          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2184          */
2185         if (curproc == NULL || pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))
2186                 return;
2187
2188         psize = i386_btop(size);
2189
2190         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2191                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2192                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2193                 return;
2194         }
2195
2196         if (psize + pindex > object->size) {
2197                 if (object->size < pindex)
2198                         return;           
2199                 psize = object->size - pindex;
2200         }
2201
2202         if (psize == 0)
2203                 return;
2204
2205         /*
2206          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2207          * any valid pages found into the pmap.
2208          *
2209          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2210          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2211          */
2212         info.start_pindex = pindex;
2213         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2214         info.limit = limit;
2215         info.mpte = NULL;
2216         info.addr = addr;
2217         info.pmap = pmap;
2218
2219         crit_enter();
2220         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2221                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2222         crit_exit();
2223 }
2224
2225 static
2226 int
2227 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2228 {
2229         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2230         vm_pindex_t rel_index;
2231         /*
2232          * don't allow an madvise to blow away our really
2233          * free pages allocating pv entries.
2234          */
2235         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2236                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2237                     return(-1);
2238         }
2239         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2240             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2241                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2242                         vm_page_deactivate(p);
2243                 vm_page_busy(p);
2244                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2245                 info->mpte = pmap_enter_quick(info->pmap,
2246                                               info->addr + i386_ptob(rel_index),
2247                                               p, info->mpte);
2248                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2249                 vm_page_wakeup(p);
2250         }
2251         return(0);
2252 }
2253
2254 /*
2255  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2256  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2257  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2258  */
2259 #define PFBAK 4
2260 #define PFFOR 4
2261 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2262
2263 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2264         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2265         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2266         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2267         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2268 };
2269
2270 void
2271 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2272 {
2273         int i;
2274         vm_offset_t starta;
2275         vm_offset_t addr;
2276         vm_pindex_t pindex;
2277         vm_page_t m, mpte;
2278         vm_object_t object;
2279
2280         /*
2281          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2282          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2283          */
2284         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2285                 return;
2286         if (curproc == NULL || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2287                 return;
2288
2289         object = entry->object.vm_object;
2290
2291         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2292         if (starta < entry->start)
2293                 starta = entry->start;
2294         else if (starta > addra)
2295                 starta = 0;
2296
2297         /*
2298          * critical section protection is required to maintain the 
2299          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2300          * them from their objects.
2301          */
2302         mpte = NULL;
2303         crit_enter();
2304         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2305                 vm_object_t lobject;
2306                 unsigned *pte;
2307
2308                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2309                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2310                         addr = 0;
2311
2312                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2313                         continue;
2314
2315                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL) 
2316                         continue;
2317
2318                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2319                 if (*pte)
2320                         continue;
2321
2322                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2323                 lobject = object;
2324
2325                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2326                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2327                      (lobject->backing_object));
2328                     lobject = lobject->backing_object
2329                 ) {
2330                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2331                                 break;
2332                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2333                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2334                 }
2335
2336                 /*
2337                  * give-up when a page is not in memory
2338                  */
2339                 if (m == NULL)
2340                         break;
2341
2342                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2343                         (m->busy == 0) &&
2344                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2345
2346                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2347                                 vm_page_deactivate(m);
2348                         }
2349                         vm_page_busy(m);
2350                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2351                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2352                         vm_page_wakeup(m);
2353                 }
2354         }
2355         crit_exit();
2356 }
2357
2358 /*
2359  *      Routine:        pmap_change_wiring
2360  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2361  *                      pair.
2362  *      In/out conditions:
2363  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2364  */
2365 void
2366 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2367 {
2368         unsigned *pte;
2369
2370         if (pmap == NULL)
2371                 return;
2372
2373         pte = pmap_pte(pmap, va);
2374
2375         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2376                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2377         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2378                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2379
2380         /*
2381          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2382          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2383          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2384          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2385          * wiring changes.
2386          */
2387 #ifdef SMP
2388         if (wired)
2389                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2390         else
2391                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2392 #else
2393         if (wired)
2394                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2395         else
2396                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2397 #endif
2398 }
2399
2400
2401
2402 /*
2403  *      Copy the range specified by src_addr/len
2404  *      from the source map to the range dst_addr/len
2405  *      in the destination map.
2406  *
2407  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2408  */
2409 void
2410 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2411         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2412 {
2413         pmap_inval_info info;
2414         vm_offset_t addr;
2415         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2416         vm_offset_t pdnxt;
2417         unsigned src_frame, dst_frame;
2418         vm_page_t m;
2419
2420         if (dst_addr != src_addr)
2421                 return;
2422
2423         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2424         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2425                 return;
2426         }
2427
2428         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2429         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2430                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2431                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2432                 cpu_invltlb();
2433         }
2434         pmap_inval_init(&info);
2435         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2436         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2437
2438         /*
2439          * critical section protection is required to maintain the page/object
2440          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2441          * their objects.
2442          */
2443         crit_enter();
2444         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2445                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2446                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2447                 vm_offset_t srcptepaddr;
2448                 unsigned ptepindex;
2449
2450                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2451                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2452
2453                 /*
2454                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2455                  * way below the low water mark of free pages or way
2456                  * above high water mark of used pv entries.
2457                  */
2458                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2459                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2460                         break;
2461                 
2462                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2463                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2464
2465                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2466                 if (srcptepaddr == 0)
2467                         continue;
2468                         
2469                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2470                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2471                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2472                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2473                         }
2474                         continue;
2475                 }
2476
2477                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2478                 if ((srcmpte == NULL) ||
2479                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2480                         continue;
2481
2482                 if (pdnxt > end_addr)
2483                         pdnxt = end_addr;
2484
2485                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2486                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2487                 while (addr < pdnxt) {
2488                         unsigned ptetemp;
2489
2490                         ptetemp = *src_pte;
2491                         /*
2492                          * we only virtual copy managed pages
2493                          */
2494                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2495                                 /*
2496                                  * We have to check after allocpte for the
2497                                  * pte still being around...  allocpte can
2498                                  * block.
2499                                  */
2500                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2501                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2502                                         /*
2503                                          * Clear the modified and
2504                                          * accessed (referenced) bits
2505                                          * during the copy.
2506                                          */
2507                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2508                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2509                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2510                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2511                                                 dstmpte, m);
2512                                 } else {
2513                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2514                                 }
2515                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2516                                         break;
2517                         }
2518                         addr += PAGE_SIZE;
2519                         src_pte++;
2520                         dst_pte++;
2521                 }
2522         }
2523         crit_exit();
2524         pmap_inval_flush(&info);
2525 }       
2526
2527 /*
2528  * pmap_zero_page:
2529  *
2530  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2531  *      contents.
2532  *
2533  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2534  *      required.
2535  */
2536 void
2537 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2538 {
2539         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2540
2541         crit_enter();
2542         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2543                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2544         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2545                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2546         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2547
2548 #if defined(I686_CPU)
2549         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2550                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2551         else
2552 #endif
2553                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2554         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2555         crit_exit();
2556 }
2557
2558 /*
2559  * pmap_page_assertzero:
2560  *
2561  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2562  */
2563 void
2564 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2565 {
2566         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2567         int i;
2568
2569         crit_enter();
2570         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2571                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2572         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2573                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2574         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2575         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2576             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2577                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2578                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2579             }
2580         }
2581         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2582         crit_exit();
2583 }
2584
2585 /*
2586  * pmap_zero_page:
2587  *
2588  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2589  *      its contents with bzero.
2590  *
2591  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2592  */
2593 void
2594 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2595 {
2596         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2597
2598         crit_enter();
2599         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2600                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2601         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2602         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2603
2604 #if defined(I686_CPU)
2605         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2606                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2607         else
2608 #endif
2609                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2610         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2611         crit_exit();
2612 }
2613
2614 /*
2615  * pmap_copy_page:
2616  *
2617  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2618  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2619  *      is required.
2620  */
2621 void
2622 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2623 {
2624         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2625
2626         crit_enter();
2627         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2628                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2629         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2630                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2631
2632         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2633         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2634
2635         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2636         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2637
2638         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2639
2640         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2641         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2642         crit_exit();
2643 }
2644
2645 /*
2646  * pmap_copy_page_frag:
2647  *
2648  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2649  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2650  *      is required.
2651  */
2652 void
2653 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2654 {
2655         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2656
2657         crit_enter();
2658         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2659                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2660         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2661                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2662
2663         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2664         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2665
2666         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2667         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2668
2669         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2670               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2671               bytes);
2672
2673         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2674         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2675         crit_exit();
2676 }
2677
2678 /*
2679  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2680  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2681  * be changed upwards or downwards in the future; it
2682  * is only necessary that true be returned for a small
2683  * subset of pmaps for proper page aging.
2684  */
2685 boolean_t
2686 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2687 {
2688         pv_entry_t pv;
2689         int loops = 0;
2690
2691         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2692                 return FALSE;
2693
2694         crit_enter();
2695
2696         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2697                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2698                         crit_exit();
2699                         return TRUE;
2700                 }
2701                 loops++;
2702                 if (loops >= 16)
2703                         break;
2704         }
2705         crit_exit();
2706         return (FALSE);
2707 }
2708
2709 /*
2710  * Remove all pages from specified address space
2711  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2712  * is special cased for current process only, but
2713  * can have the more generic (and slightly slower)
2714  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2715  * in the case of running down an entire address space.
2716  */
2717 void
2718 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2719 {
2720         unsigned *pte, tpte;
2721         pv_entry_t pv, npv;
2722         vm_page_t m;
2723         pmap_inval_info info;
2724         int iscurrentpmap;
2725         int32_t save_generation;
2726
2727         if (curproc && pmap == vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))
2728                 iscurrentpmap = 1;
2729         else
2730                 iscurrentpmap = 0;
2731
2732         pmap_inval_init(&info);
2733         crit_enter();
2734         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2735                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2736                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2737                         continue;
2738                 }
2739
2740                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2741
2742                 if (iscurrentpmap)
2743                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2744                 else
2745                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2746                 if (pmap->pm_active)
2747                         pmap_inval_add(&info, pmap, pv->pv_va);
2748                 tpte = *pte;
2749
2750                 /*
2751                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2752                  * at this time
2753                  */
2754                 if (tpte & PG_W) {
2755                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2756                         continue;
2757                 }
2758                 *pte = 0;
2759
2760                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2761
2762                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2763                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2764
2765                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2766
2767                 /*
2768                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2769                  */
2770                 if (tpte & PG_M) {
2771                         vm_page_dirty(m);
2772                 }
2773
2774                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2775                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2776                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2777
2778                 m->md.pv_list_count--;
2779                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2780                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2781                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2782                 }
2783
2784                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2785                 free_pv_entry(pv);
2786
2787                 /*
2788                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2789                  * calls and other removals were made.
2790                  */
2791                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2792                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2793                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2794                 }
2795         }
2796         pmap_inval_flush(&info);
2797         crit_exit();
2798 }
2799
2800 /*
2801  * pmap_testbit tests bits in pte's
2802  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
2803  * and a lot of things compile-time evaluate.
2804  */
2805 static boolean_t
2806 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2807 {
2808         pv_entry_t pv;
2809         unsigned *pte;
2810
2811         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2812                 return FALSE;
2813
2814         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2815                 return FALSE;
2816
2817         crit_enter();
2818
2819         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2820                 /*
2821                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2822                  * mark clean_map and ptes as never
2823                  * modified.
2824                  */
2825                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2826                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2827                                 continue;
2828                 }
2829
2830 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2831                 if (!pv->pv_pmap) {
2832                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2833                         continue;
2834                 }
2835 #endif
2836                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2837                 if (*pte & bit) {
2838                         crit_exit();
2839                         return TRUE;
2840                 }
2841         }
2842         crit_exit();
2843         return (FALSE);
2844 }
2845
2846 /*
2847  * this routine is used to modify bits in ptes
2848  */
2849 static __inline void
2850 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2851 {
2852         struct pmap_inval_info info;
2853         pv_entry_t pv;
2854         unsigned *pte;
2855         unsigned pbits;
2856
2857         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2858                 return;
2859
2860         pmap_inval_init(&info);
2861         crit_enter();
2862
2863         /*
2864          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2865          * setting RO do we need to clear the VAC?
2866          */
2867         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2868                 /*
2869                  * don't write protect pager mappings
2870                  */
2871                 if (bit == PG_RW) {
2872                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2873                                 continue;
2874                 }
2875
2876 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2877                 if (!pv->pv_pmap) {
2878                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2879                         continue;
2880                 }
2881 #endif
2882
2883                 /*
2884                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2885                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2886                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2887                  *
2888                  * We do not have to force synchronization when clearing
2889                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
2890                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
2891                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
2892                  */
2893                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2894                 if (bit & PG_RW)
2895                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2896
2897                 pbits = *pte;
2898                 if (pbits & bit) {
2899                         if (bit == PG_RW) {
2900                                 if (pbits & PG_M)
2901                                         vm_page_dirty(m);
2902                                 atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
2903                         } else if (bit == PG_M) {
2904                                 /*
2905                                  * We could also clear PG_RW here to force
2906                                  * a fault on write to redetect PG_M for
2907                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
2908                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
2909                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
2910                                  * virtual page tables.
2911                                  */
2912                                 atomic_clear_int(pte, PG_M);
2913                         } else {
2914                                 atomic_clear_int(pte, bit);
2915                         }
2916                 }
2917         }
2918         pmap_inval_flush(&info);
2919         crit_exit();
2920 }
2921
2922 /*
2923  *      pmap_page_protect:
2924  *
2925  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2926  */
2927 void
2928 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2929 {
2930         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2931                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2932                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
2933                 } else {
2934                         pmap_remove_all(m);
2935                 }
2936         }
2937 }
2938
2939 vm_paddr_t
2940 pmap_phys_address(int ppn)
2941 {
2942         return (i386_ptob(ppn));
2943 }
2944
2945 /*
2946  *      pmap_ts_referenced:
2947  *
2948  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2949  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2950  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2951  *      reference bits set.
2952  *
2953  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2954  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2955  *      optimal aging of shared pages.
2956  */
2957 int
2958 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2959 {
2960         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2961         unsigned *pte;
2962         int rtval = 0;
2963
2964         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2965                 return (rtval);
2966
2967         crit_enter();
2968
2969         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2970
2971                 pvf = pv;
2972
2973                 do {
2974                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2975
2976                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2977
2978                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2979
2980                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2981                                 continue;
2982
2983                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2984
2985                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
2986 #ifdef SMP
2987                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
2988 #else
2989                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
2990 #endif
2991                                 rtval++;
2992                                 if (rtval > 4) {
2993                                         break;
2994                                 }
2995                         }
2996                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2997         }
2998         crit_exit();
2999
3000         return (rtval);
3001 }
3002
3003 /*
3004  *      pmap_is_modified:
3005  *
3006  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3007  *      in any physical maps.
3008  */
3009 boolean_t
3010 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3011 {
3012         return pmap_testbit(m, PG_M);
3013 }
3014
3015 /*
3016  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3017  */
3018 void
3019 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3020 {
3021         pmap_clearbit(m, PG_M);
3022 }
3023
3024 /*
3025  *      pmap_clear_reference:
3026  *
3027  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3028  */
3029 void
3030 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3031 {
3032         pmap_clearbit(m, PG_A);
3033 }
3034
3035 /*
3036  * Miscellaneous support routines follow
3037  */
3038
3039 static void
3040 i386_protection_init(void)
3041 {
3042         int *kp, prot;
3043
3044         kp = protection_codes;
3045         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3046                 switch (prot) {
3047                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3048                         /*
3049                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3050                          * so just make it readable.
3051                          */
3052                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3053                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3054                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3055                         *kp++ = 0;
3056                         break;
3057                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3058                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3059                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3060                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3061                         *kp++ = PG_RW;
3062                         break;
3063                 }
3064         }
3065 }
3066
3067 /*
3068  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3069  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3070  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3071  * NOT real memory.
3072  *
3073  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3074  * a time.
3075  */
3076 void *
3077 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3078 {
3079         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3080         unsigned *pte;
3081
3082         offset = pa & PAGE_MASK;
3083         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3084
3085         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
3086         if (!va)
3087                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3088
3089         pa = pa & PG_FRAME;
3090         for (tmpva = va; size > 0;) {
3091                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3092                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3093                 size -= PAGE_SIZE;
3094                 tmpva += PAGE_SIZE;
3095                 pa += PAGE_SIZE;
3096         }
3097         cpu_invltlb();
3098         smp_invltlb();
3099
3100         return ((void *)(va + offset));
3101 }
3102
3103 void
3104 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3105 {
3106         vm_offset_t base, offset;
3107
3108         base = va & PG_FRAME;
3109         offset = va & PAGE_MASK;
3110         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3111         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3112         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * perform the pmap work for mincore
3117  */
3118 int
3119 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3120 {
3121         unsigned *ptep, pte;
3122         vm_page_t m;
3123         int val = 0;
3124         
3125         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3126         if (ptep == 0) {
3127                 return 0;
3128         }
3129
3130         if ((pte = *ptep) != 0) {
3131                 vm_offset_t pa;
3132
3133                 val = MINCORE_INCORE;
3134                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3135                         return val;
3136
3137                 pa = pte & PG_FRAME;
3138
3139                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3140
3141                 /*
3142                  * Modified by us
3143                  */
3144                 if (pte & PG_M)
3145                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3146                 /*
3147                  * Modified by someone
3148                  */
3149                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3150                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3151                 /*
3152                  * Referenced by us
3153                  */
3154                 if (pte & PG_A)
3155                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3156
3157                 /*
3158                  * Referenced by someone
3159                  */
3160                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3161                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3162                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3163                 }
3164         } 
3165         return val;
3166 }
3167
3168 void
3169 pmap_activate(struct proc *p)
3170 {
3171         pmap_t  pmap;
3172
3173         KKASSERT((p == curproc));
3174
3175         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3176 #if defined(SMP)
3177         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3178 #else
3179         pmap->pm_active |= 1;
3180 #endif
3181 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3182         tlb_flush_count++;
3183 #endif
3184         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3185         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3186 }
3187
3188 void
3189 pmap_deactivate(struct proc *p)
3190 {
3191         pmap_t  pmap;
3192
3193         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3194 #if defined(SMP)
3195         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3196 #else
3197         pmap->pm_active &= ~1;
3198 #endif
3199         /*
3200          * XXX - note we do not adjust %cr3.  The caller is expected to
3201          * activate a new pmap or do a thread-exit.
3202          */
3203 }
3204
3205 vm_offset_t
3206 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3207 {
3208
3209         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3210                 return addr;
3211         }
3212
3213         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3214         return addr;
3215 }
3216
3217
3218 #if defined(DEBUG)
3219
3220 static void     pads (pmap_t pm);
3221 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3222
3223 /* print address space of pmap*/
3224 static void
3225 pads(pmap_t pm)
3226 {
3227         unsigned va, i, j;
3228         unsigned *ptep;
3229
3230         if (pm == &kernel_pmap)
3231                 return;
3232         for (i = 0; i < 1024; i++)
3233                 if (pm->pm_pdir[i])
3234                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3235                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3236                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3237                                         continue;
3238                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3239                                         continue;
3240                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3241                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3242                                         kprintf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3243                         };
3244
3245 }
3246
3247 void
3248 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3249 {
3250         pv_entry_t pv;
3251         vm_page_t m;
3252
3253         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3254         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3255         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3256 #ifdef used_to_be
3257                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3258                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3259 #endif
3260                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3261                 pads(pv->pv_pmap);
3262         }
3263         kprintf(" ");
3264 }
3265 #endif