kernel - Major SMP performance patch / VM system, bus-fault/seg-fault fixes
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 1994 David Greenman
10  * All rights reserved.
11  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
12  * All rights reserved.
13  * 
14  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
15  * modification, are permitted provided that the following conditions
16  * are met:
17  * 
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
22  *    the documentation and/or other materials provided with the
23  *    distribution.
24  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
25  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
26  *    from this software without specific, prior written permission.
27  * 
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
29  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
30  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
31  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
32  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
33  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
34  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
35  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
36  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
37  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
38  * 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  */
44 /*
45  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
46  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
47  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
48  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
49  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
50  * as a consequence.
51  */
52
53 #include <sys/types.h>
54 #include <sys/systm.h>
55 #include <sys/kernel.h>
56 #include <sys/stat.h>
57 #include <sys/mman.h>
58 #include <sys/vkernel.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/thread.h>
61 #include <sys/user.h>
62 #include <sys/vmspace.h>
63
64 #include <vm/pmap.h>
65 #include <vm/vm_page.h>
66 #include <vm/vm_extern.h>
67 #include <vm/vm_kern.h>
68 #include <vm/vm_object.h>
69 #include <vm/vm_zone.h>
70 #include <vm/vm_pageout.h>
71
72 #include <machine/md_var.h>
73 #include <machine/pcb.h>
74 #include <machine/pmap_inval.h>
75 #include <machine/globaldata.h>
76
77 #include <sys/sysref2.h>
78 #include <sys/spinlock2.h>
79
80 #include <assert.h>
81
82 struct pmap kernel_pmap;
83
84 static struct vm_zone pvzone;
85 static struct vm_object pvzone_obj;
86 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
87 static int pv_entry_count;
88 static int pv_entry_max;
89 static int pv_entry_high_water;
90 static int pmap_pagedaemon_waken;
91 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
92 static int protection_codes[8];
93
94 static void i386_protection_init(void);
95 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
96 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
97
98 #define MINPV   2048
99 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
100 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
101 #endif
102
103 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
104
105 #define pte_prot(m, p) \
106         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
107
108 void
109 pmap_init(void)
110 {
111         int i;
112         struct pv_entry *pvinit;
113
114         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
115                 vm_page_t m;
116
117                 m = &vm_page_array[i];
118                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
119                 m->md.pv_list_count = 0;
120         }
121
122         i = vm_page_array_size;
123         if (i < MINPV)
124                 i = MINPV;
125         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
126         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
127         pmap_initialized = TRUE;
128 }
129
130 void
131 pmap_init2(void)
132 {
133         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
134
135         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
136         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
137         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
138         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
139         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
140 }
141
142 /*
143  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
144  *
145  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
146  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
147  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
148  *
149  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
150  * no pteobj is needed.
151  */
152 void
153 pmap_bootstrap(void)
154 {
155         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
156
157         /*
158          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
159          * for mmu pages.
160          */
161         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
162         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
163         kernel_pmap.pm_count = 1;
164         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
165         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
166         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
167         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
168         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
169         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
170         i386_protection_init();
171 }
172
173 /*
174  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
175  * just dummy it up so it works well enough for fork().
176  *
177  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
178  * space, never kernel address space.
179  */
180 void
181 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
182 {
183         pmap_pinit(pmap);
184 }
185
186 /************************************************************************
187  *              Procedures to manage whole physical maps                *
188  ************************************************************************
189  *
190  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
191  * such as one in a vmspace structure.
192  */
193 void
194 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
195 {
196         vm_page_t ptdpg;
197         int npages;
198
199         /*
200          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
201          * page directory table.
202          */
203         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
204                 pmap->pm_pdir =
205                     (vpte_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
206         }
207
208         /*
209          * allocate object for the pte array and page directory
210          */
211         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
212                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
213         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
214
215         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
216                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
217         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
218
219         /*
220          * allocate the page directory page
221          */
222         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
223                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
224
225         ptdpg->wire_count = 1;
226         atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, 1);
227
228         /* not usually mapped */
229         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
230         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
231         vm_page_wakeup(ptdpg);
232
233         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
234         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
235         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
236                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
237         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_ZERO);
238
239         pmap->pm_count = 1;
240         pmap->pm_active = 0;
241         pmap->pm_ptphint = NULL;
242         pmap->pm_cpucachemask = 0;
243         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
244         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
245         spin_init(&pmap->pm_spin);
246         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
247         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
248         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
249 }
250
251 /*
252  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
253  *
254  * No requirements.
255  */
256 void
257 pmap_puninit(pmap_t pmap)
258 {
259         if (pmap->pm_pdir) {
260                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
261                 pmap->pm_pdir = NULL;
262         }
263         if (pmap->pm_pteobj) {
264                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
265                 pmap->pm_pteobj = NULL;
266         }
267 }
268
269
270 /*
271  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
272  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
273  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
274  * then copies the template.
275  *
276  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
277  *
278  * No requirements.
279  */
280 void
281 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
282 {
283         spin_lock(&pmap_spin);
284         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
285         spin_unlock(&pmap_spin);
286 }
287
288 /*
289  * Release all resources held by the given physical map.
290  *
291  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
292  *
293  * Caller must hold pmap->pm_token
294  */
295 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
296
297 void
298 pmap_release(struct pmap *pmap)
299 {
300         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
301         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
302         struct rb_vm_page_scan_info info;
303
304         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
305
306 #if defined(DIAGNOSTIC)
307         if (object->ref_count != 1)
308                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
309 #endif
310         /*
311          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
312          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
313          * set cpucachemask to 0.
314          */
315         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
316                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
317                 *gd->gd_PT1pde = 0;
318                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
319         }
320         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
321                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
322                 *gd->gd_PT2pde = 0;
323                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
324         }
325         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
326                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
327                 *gd->gd_PT3pde = 0;
328                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
329         }
330         
331         info.pmap = pmap;
332         info.object = object;
333
334         spin_lock(&pmap_spin);
335         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
336         spin_unlock(&pmap_spin);
337
338         vm_object_hold(object);
339         do {
340                 info.error = 0;
341                 info.mpte = NULL;
342                 info.limit = object->generation;
343
344                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
345                                         pmap_release_callback, &info);
346                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
347                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
348                                 info.error = 1;
349                 }
350         } while (info.error);
351         vm_object_drop(object);
352
353         /*
354          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
355          */
356         pmap->pm_pdirpte = 0;
357         pmap->pm_cpucachemask = 0;
358 }
359
360 /*
361  * Callback to release a page table page backing a directory
362  * entry.
363  */
364 static int
365 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
366 {
367         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
368
369         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
370                 info->mpte = p;
371                 return(0);
372         }
373         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
374                 info->error = 1;
375                 return(-1);
376         }
377         if (info->object->generation != info->limit) {
378                 info->error = 1;
379                 return(-1);
380         }
381         return(0);
382 }
383
384 /*
385  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
386  * the map contains no valid mappings.
387  *
388  * No requirements.
389  */
390 void
391 pmap_destroy(pmap_t pmap)
392 {
393         if (pmap == NULL)
394                 return;
395
396         lwkt_gettoken(&vm_token);
397         if (--pmap->pm_count == 0) {
398                 pmap_release(pmap);
399                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
400         }
401         lwkt_reltoken(&vm_token);
402 }
403
404 /*
405  * Add a reference to the specified pmap.
406  *
407  * No requirements.
408  */
409 void
410 pmap_reference(pmap_t pmap)
411 {
412         if (pmap) {
413                 lwkt_gettoken(&vm_token);
414                 ++pmap->pm_count;
415                 lwkt_reltoken(&vm_token);
416         }
417 }
418
419 /************************************************************************
420  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
421  ************************************************************************
422  *
423  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
424  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
425  * calls to the real kernel.
426  */
427 void
428 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
429 {
430         int r;
431         void *rp;
432
433 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
434
435         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
436                 panic("vmspace_create() failed");
437
438         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
439                           PROT_READ|PROT_WRITE,
440                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
441                           MemImageFd, 0);
442         if (rp == MAP_FAILED)
443                 panic("vmspace_mmap: failed1");
444         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
445                          MADV_NOSYNC, 0);
446         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
447                           PROT_READ|PROT_WRITE,
448                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
449                           MemImageFd, 0x40000000);
450         if (rp == MAP_FAILED)
451                 panic("vmspace_mmap: failed2");
452         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
453                          MADV_NOSYNC, 0);
454         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
455                           PROT_READ|PROT_WRITE,
456                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
457                           MemImageFd, 0x80000000);
458         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
459                          MADV_NOSYNC, 0);
460         if (rp == MAP_FAILED)
461                 panic("vmspace_mmap: failed3");
462
463         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
464                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
465         if (r < 0)
466                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
467         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
468                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
469         if (r < 0)
470                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
471         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
472                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
473         if (r < 0)
474                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
475 }
476
477 void
478 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
479 {
480         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
481                 panic("vmspace_destroy() failed");
482 }
483
484 /************************************************************************
485  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
486  ************************************************************************/
487
488 /*
489  * This maps the requested page table and gives us access to it.
490  *
491  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
492  * thread or from a normal thread.
493  */
494 static vpte_t *
495 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
496 {
497         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
498
499         if (pmap == &kernel_pmap) {
500                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
501                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
502         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
503                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
504                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
505                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
506                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
507                                            gd->mi.gd_cpumask);
508                 }
509                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
510         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
511                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
512                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
513                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
514                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
515                                            gd->mi.gd_cpumask);
516                 }
517                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
518         }
519
520         /*
521          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
522          * load a new page table directory into the page table cache
523          */
524         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
525             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
526                 /*
527                  * Choose one or the other and map the page table
528                  * in the KVA space reserved for it.
529                  */
530                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
531                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
532                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
533                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
534                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
535                                            gd->mi.gd_cpumask);
536                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
537                 } else {
538                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
539                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
540                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
541                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
542                                            gd->mi.gd_cpumask);
543                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
544                 }
545         }
546
547         /*
548          * If we are running from a preempting interrupt use a private
549          * map.  The caller must be in a critical section.
550          */
551         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
552         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
553                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
554                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
555                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
556                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
557                                            gd->mi.gd_cpumask);
558                 }
559         } else {
560                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
561                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
562                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
563                 atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
564                                    gd->mi.gd_cpumask);
565         }
566         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
567 }
568
569 static vpte_t *
570 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
571 {
572         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
573
574         if (pmap == &kernel_pmap) {
575                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
576                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
577         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
578                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
579                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
580                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
581                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
582                                            gd->mi.gd_cpumask);
583                 }
584                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
585         }
586         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
587                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
588         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
589         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
590         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
591         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
592 }
593
594 static vpte_t *
595 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
596 {
597         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
598
599         if (pmap == &kernel_pmap) {
600                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
601                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
602         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
603                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
604                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
605                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
606                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
607                                            gd->mi.gd_cpumask);
608                 }
609                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
610         }
611         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
612                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
613         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
614         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
615         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
616         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
617 }
618
619 /*
620  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
621  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
622  * for the VA.
623  */
624 static __inline vpte_t *
625 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
626 {
627         vpte_t *ptep;
628
629         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
630         if (*ptep & VPTE_PS)
631                 return(ptep);
632         if (*ptep)
633                 return (get_ptbase(pmap, va));
634         return(NULL);
635 }
636
637
638 /*
639  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
640  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
641  *
642  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
643  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
644  */
645 void
646 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
647 {
648         vpte_t *ptep;
649         vpte_t npte;
650
651         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
652         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
653         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
654         if (*ptep & VPTE_V)
655                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
656         *ptep = npte;
657 }
658
659 /*
660  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
661  * some other cpu so it can be used on all cpus.
662  *
663  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
664  */
665 void
666 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
667 {
668         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
669 }
670
671 /*
672  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
673  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
674  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
675  *
676  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
677  */
678 void
679 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
680 {
681         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
682 }
683
684 #if 0
685 /*
686  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
687  * virtual kernels).
688  */
689 void
690 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
691 {
692         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
693         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
694 }
695
696 /*
697  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
698  */
699 void
700 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
701 {
702         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
703         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
704 }
705
706 #endif
707
708 /*
709  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
710  */
711 vm_offset_t
712 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
713 {
714         vm_offset_t     sva, virt;
715
716         sva = virt = *virtp;
717         while (start < end) {
718                 pmap_kenter(virt, start);
719                 virt += PAGE_SIZE;
720                 start += PAGE_SIZE;
721         }
722         *virtp = virt;
723         return (sva);
724 }
725
726 vpte_t *
727 pmap_kpte(vm_offset_t va)
728 {
729         vpte_t *ptep;
730
731         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
732         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
733         return(ptep);
734 }
735
736 /*
737  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
738  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
739  * by other cpus.
740  *
741  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
742  * pmap_kenter_sync*() is called.
743  */
744 void
745 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
746 {
747         vpte_t *ptep;
748         vpte_t npte;
749
750         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
751
752         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
753         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
754         if (*ptep & VPTE_V)
755                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
756         *ptep = npte;
757 }
758
759 /*
760  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
761  * to be used for panic dumps.
762  *
763  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
764  */
765 void *
766 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
767 {
768         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
769         return ((void *)crashdumpmap);
770 }
771
772 /*
773  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
774  */
775 void
776 pmap_kremove(vm_offset_t va)
777 {
778         vpte_t *ptep;
779
780         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
781
782         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
783         if (*ptep & VPTE_V)
784                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
785         *ptep = 0;
786 }
787
788 /*
789  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
790  * only with this cpu.
791  *
792  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
793  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
794  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
795  */
796 void
797 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
798 {
799         vpte_t *ptep;
800
801         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
802
803         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
804         if (*ptep & VPTE_V)
805                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
806         *ptep = 0;
807 }
808
809 /*
810  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
811  * with the specified virtual address.
812  */
813 vm_paddr_t
814 pmap_kextract(vm_offset_t va)
815 {
816         vpte_t *ptep;
817         vm_paddr_t pa;
818
819         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
820
821         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
822         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
823         return(pa);
824 }
825
826 /*
827  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
828  */
829 void
830 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
831 {
832         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
833         while (count) {
834                 vpte_t *ptep;
835
836                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
837                 if (*ptep & VPTE_V)
838                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
839                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
840                 --count;
841                 ++m;
842                 va += PAGE_SIZE;
843         }
844 }
845
846 /*
847  * Undo the effects of pmap_qenter*().
848  */
849 void
850 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
851 {
852         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
853         while (count) {
854                 vpte_t *ptep;
855
856                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
857                 if (*ptep & VPTE_V)
858                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
859                 *ptep = 0;
860                 --count;
861                 va += PAGE_SIZE;
862         }
863 }
864
865 /************************************************************************
866  *        Misc support glue called by machine independant code          *
867  ************************************************************************
868  *
869  * These routines are called by machine independant code to operate on
870  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
871  */
872
873 /*
874  * Initialize MD portions of the thread structure.
875  */
876 void
877 pmap_init_thread(thread_t td)
878 {
879         /* enforce pcb placement */
880         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
881         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
882         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
883 }
884
885 /*
886  * This routine directly affects the fork perf for a process.
887  */
888 void
889 pmap_init_proc(struct proc *p)
890 {
891 }
892
893 /*
894  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
895  * the process from its thread.
896  */
897 void
898 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
899 {
900         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
901 }
902
903 /*
904  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
905  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
906  *
907  * No requirements.
908  */
909 void
910 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
911 {
912         vm_offset_t addr;
913
914         addr = (kend + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
915
916         lwkt_gettoken(&vm_token);
917         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
918                 panic("KVM exhausted");
919         kernel_vm_end = addr;
920         lwkt_reltoken(&vm_token);
921 }
922
923 /*
924  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
925  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
926  * be managed anyhow.
927  *
928  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
929  * this function only applies to the kernel pmap.
930  */
931 static int
932 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
933 {
934         if (pmap != &kernel_pmap)
935                 return 1;
936         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
937                 return 1;
938         else
939                 return 0;
940 }
941
942 /************************************************************************
943  *          Procedures supporting managed page table pages              *
944  ************************************************************************
945  *
946  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
947  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
948  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
949  *
950  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
951  * at will and reinstantiate them on demand.
952  */
953
954 /*
955  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
956  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
957  *
958  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
959  * the call should be made with a critical section held so the page's object
960  * association remains valid on return.
961  */
962 static vm_page_t
963 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
964 {
965         vm_page_t m;
966                          
967         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
968         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
969
970         return(m);
971 }
972
973 /*
974  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
975  * drops to zero, then it decrements the wire count.
976  *
977  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
978  * on the page.
979  */
980 static int 
981 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
982 {
983         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
984         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
985                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
986
987         if (m->hold_count == 1) {
988                 /*
989                  * Unmap the page table page.  
990                  */
991                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
992                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
993                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
994                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
995                 --pmap->pm_stats.resident_count;
996
997                 if (pmap->pm_ptphint == m)
998                         pmap->pm_ptphint = NULL;
999
1000                 /*
1001                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1002                  * after we decrement wire_count.
1003                  *
1004                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1005                  * multiple wire counts.
1006                  */
1007                 vm_page_unhold(m);
1008                 --m->wire_count;
1009                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1010                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1011                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1012                 vm_page_flash(m);
1013                 vm_page_free_zero(m);
1014                 return 1;
1015         }
1016         KKASSERT(m->hold_count > 1);
1017         vm_page_unhold(m);
1018         vm_page_wakeup(m);
1019
1020         return 0;
1021 }
1022
1023 static __inline int
1024 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1025 {
1026         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1027         if (m->hold_count > 1) {
1028                 vm_page_unhold(m);
1029                 return 0;
1030         } else {
1031                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1032         }
1033 }
1034
1035 /*
1036  * After removing a page table entry, this routine is used to
1037  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1038  */
1039 static int
1040 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1041 {
1042         unsigned ptepindex;
1043
1044         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1045
1046         if (mpte == NULL) {
1047                 /*
1048                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1049                  */
1050                 if (pmap == &kernel_pmap)
1051                         return(0);
1052                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1053                 if (pmap->pm_ptphint &&
1054                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1055                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1056                 } else {
1057                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1058                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1059                         vm_page_wakeup(mpte);
1060                 }
1061         }
1062         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1067  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1068  * to sleep).
1069  */
1070 static int
1071 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1072 {
1073         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1074
1075         /*
1076          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1077          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1078          * might as well be placed directly into the zero queue.
1079          */
1080         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1081                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1082                 return 0;
1083         }
1084         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1085         --pmap->pm_stats.resident_count;
1086
1087         if (p->hold_count)  {
1088                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1089         }
1090         /*
1091          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1092          * they can go into the zero queue also.
1093          *
1094          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1095          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1096          * it should already be completely zero'd.
1097          *
1098          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1099          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1100          * only applies to page table pages and not to the page directory
1101          * page.
1102          */
1103         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1104                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1105                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1106         } else {
1107                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1108                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1109                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1110         }
1111
1112         /*
1113          * Clear the matching hint
1114          */
1115         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1116                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1117
1118         /*
1119          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1120          * optimize the free call.
1121          */
1122         p->wire_count--;
1123         atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1124         vm_page_free_zero(p);
1125         return 1;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1130  * table directory.
1131  *
1132  * The routine is broken up into two parts for readability.
1133  *
1134  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1135  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1136  */
1137 static vm_page_t
1138 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1139 {
1140         vm_paddr_t ptepa;
1141         vm_page_t m;
1142
1143         /*
1144          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1145          * returned.  This call may block.
1146          */
1147         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1148                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1149
1150         if (m->valid == 0) {
1151                 if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1152                         pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1153                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1154                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1155         } else {
1156                 KKASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0);
1157         }
1158         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1159
1160         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1161                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1162
1163         /*
1164          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1165          * the caller.
1166          */
1167         m->hold_count++;
1168
1169         /*
1170          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1171          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1172          * return the held page.
1173          */
1174         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1175                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1176                 vm_page_wakeup(m);
1177                 return(m);
1178         }
1179
1180         if (m->wire_count == 0)
1181                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, 1);
1182         m->wire_count++;
1183
1184         /*
1185          * Map the pagetable page into the process address space, if
1186          * it isn't already there.
1187          */
1188         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1189
1190         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1191         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1192                                    VPTE_A | VPTE_M;
1193
1194         /*
1195          * We are likely about to access this page table page, so set the
1196          * page table hint to reduce overhead.
1197          */
1198         pmap->pm_ptphint = m;
1199
1200         vm_page_wakeup(m);
1201
1202         return (m);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1207  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1208  *
1209  * Only used with user pmaps.
1210  */
1211 static vm_page_t
1212 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1213 {
1214         unsigned ptepindex;
1215         vm_offset_t ptepa;
1216         vm_page_t m;
1217
1218         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1219
1220         /*
1221          * Calculate pagetable page index
1222          */
1223         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1224
1225         /*
1226          * Get the page directory entry
1227          */
1228         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1229
1230         /*
1231          * This supports switching from a 4MB page to a
1232          * normal 4K page.
1233          */
1234         if (ptepa & VPTE_PS) {
1235                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1236                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1237                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1238                 ptepa = 0;
1239         }
1240
1241         /*
1242          * If the page table page is mapped, we just increment the
1243          * hold count, and activate it.
1244          */
1245         if (ptepa) {
1246                 /*
1247                  * In order to get the page table page, try the
1248                  * hint first.
1249                  */
1250                 if (pmap->pm_ptphint &&
1251                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1252                         m = pmap->pm_ptphint;
1253                 } else {
1254                         m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1255                         pmap->pm_ptphint = m;
1256                         vm_page_wakeup(m);
1257                 }
1258                 m->hold_count++;
1259                 return m;
1260         }
1261         /*
1262          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1263          */
1264         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1265 }
1266
1267 /************************************************************************
1268  *                      Managed pages in pmaps                          *
1269  ************************************************************************
1270  *
1271  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1272  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1273  * functions work on these pages.
1274  */
1275
1276 /*
1277  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1278  * called from an interrupt.
1279  */
1280 static __inline void
1281 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1282 {
1283         pv_entry_count--;
1284         zfree(&pvzone, pv);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1289  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1290  */
1291 static pv_entry_t
1292 get_pv_entry(void)
1293 {
1294         pv_entry_count++;
1295         if (pv_entry_high_water &&
1296             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1297             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1298                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1299                 wakeup (&vm_pages_needed);
1300         }
1301         return zalloc(&pvzone);
1302 }
1303
1304 /*
1305  * This routine is very drastic, but can save the system
1306  * in a pinch.
1307  *
1308  * No requirements.
1309  */
1310 void
1311 pmap_collect(void)
1312 {
1313         int i;
1314         vm_page_t m;
1315         static int warningdone=0;
1316
1317         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1318                 return;
1319         lwkt_gettoken(&vm_token);
1320         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1321
1322         if (warningdone < 5) {
1323                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1324                 warningdone++;
1325         }
1326
1327         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1328                 m = &vm_page_array[i];
1329                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1330                         continue;
1331                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1332                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1333                                 pmap_remove_all(m);
1334                         }
1335                         vm_page_wakeup(m);
1336                 }
1337         }
1338         lwkt_reltoken(&vm_token);
1339 }
1340         
1341 /*
1342  * If it is the first entry on the list, it is actually
1343  * in the header and we must copy the following entry up
1344  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1345  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1346  *
1347  * caller must hold vm_token
1348  */
1349 static int
1350 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1351 {
1352         pv_entry_t pv;
1353         int rtval;
1354
1355         crit_enter();
1356         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1357                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1358                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1359                                 break;
1360                 }
1361         } else {
1362                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1363                         if (va == pv->pv_va) 
1364                                 break;
1365                 }
1366         }
1367
1368         /*
1369          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1370          * managed, even if the page being removed IS managed.
1371          */
1372         rtval = 0;
1373
1374         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1375         m->md.pv_list_count--;
1376         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1377         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1378         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1379                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1380         ++pmap->pm_generation;
1381         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1382         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1383         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1384         free_pv_entry(pv);
1385
1386         crit_exit();
1387         return rtval;
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1392  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1393  */
1394 static void
1395 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1396 {
1397         pv_entry_t pv;
1398
1399         crit_enter();
1400         pv = get_pv_entry();
1401         pv->pv_va = va;
1402         pv->pv_pmap = pmap;
1403         pv->pv_ptem = mpte;
1404
1405         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1406         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1407         ++pmap->pm_generation;
1408         m->md.pv_list_count++;
1409         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1410
1411         crit_exit();
1412 }
1413
1414 /*
1415  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1416  */
1417 static int
1418 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1419 {
1420         vpte_t oldpte;
1421         vm_page_t m;
1422
1423         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1424         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1425                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1426         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1427
1428 #if 0
1429         /*
1430          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1431          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1432          * the SMP case.
1433          */
1434         if (oldpte & VPTE_G)
1435                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1436 #endif
1437         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1438         --pmap->pm_stats.resident_count;
1439         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1440                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1441                 if (oldpte & VPTE_M) {
1442 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1443                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1444                                 kprintf(
1445         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1446                                     va, oldpte);
1447                         }
1448 #endif
1449                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1450                                 vm_page_dirty(m);
1451                 }
1452                 if (oldpte & VPTE_A)
1453                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1454                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1455         } else {
1456                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1457         }
1458
1459         return 0;
1460 }
1461
1462 /*
1463  * pmap_remove_page:
1464  *
1465  *      Remove a single page from a process address space.
1466  *
1467  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1468  *      not kernel_pmap.
1469  */
1470 static void
1471 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1472 {
1473         vpte_t *ptq;
1474
1475         /*
1476          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1477          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1478          */
1479         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1480                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1481                 if (*ptq) {
1482                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1483                 }
1484         }
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1489  *
1490  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the
1491  * page size.
1492  *
1493  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1494  * not kernel_pmap.
1495  *
1496  * No requirements.
1497  */
1498 void
1499 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1500 {
1501         vpte_t *ptbase;
1502         vm_offset_t pdnxt;
1503         vm_offset_t ptpaddr;
1504         vm_pindex_t sindex, eindex;
1505
1506         if (pmap == NULL)
1507                 return;
1508
1509         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1510         lwkt_gettoken(&vm_token);
1511         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1512         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1513                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1514                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1515                 return;
1516         }
1517
1518         /*
1519          * special handling of removing one page.  a very
1520          * common operation and easy to short circuit some
1521          * code.
1522          */
1523         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1524                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1525                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1526                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1527                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1528                 return;
1529         }
1530
1531         /*
1532          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1533          * worked with.
1534          *
1535          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1536          * to address 0
1537          */
1538         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1539         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1540
1541         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1542                 vpte_t pdirindex;
1543
1544                 /*
1545                  * Calculate index for next page table.
1546                  */
1547                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1548                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1549                         break;
1550
1551                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1552                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1553                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1554                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1555                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1556                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1557                         continue;
1558                 }
1559
1560                 /*
1561                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1562                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1563                  */
1564                 if (ptpaddr == 0)
1565                         continue;
1566
1567                 /*
1568                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1569                  * by the current page table page, or to the end of the
1570                  * range being removed.
1571                  */
1572                 if (pdnxt > eindex)
1573                         pdnxt = eindex;
1574
1575                 /*
1576                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1577                  */
1578                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1579                         vm_offset_t va;
1580
1581                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1582                         if (*ptbase == 0)
1583                                 continue;
1584                         va = i386_ptob(sindex);
1585                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1586                                 break;
1587                 }
1588         }
1589         lwkt_reltoken(&vm_token);
1590         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1595  * Reflects back modify bits to the pager.
1596  *
1597  * This routine may not be called from an interrupt.
1598  *
1599  * No requirements.
1600  */
1601 static void
1602 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1603 {
1604         vpte_t *pte, tpte;
1605         pv_entry_t pv;
1606
1607 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1608         /*
1609          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1610          * pages!
1611          */
1612         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1613                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1614         }
1615 #endif
1616
1617         lwkt_gettoken(&vm_token);
1618         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1619                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1620                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1621
1622                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1623                 KKASSERT(pte != NULL);
1624
1625                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1626                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1627                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1628                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1629
1630                 if (tpte & VPTE_A)
1631                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1632
1633                 /*
1634                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1635                  */
1636                 if (tpte & VPTE_M) {
1637 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1638                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1639                                 kprintf(
1640         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1641                                     pv->pv_va, tpte);
1642                         }
1643 #endif
1644                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1645                                 vm_page_dirty(m);
1646                 }
1647                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1648                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1649                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1650                 m->md.pv_list_count--;
1651                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1652                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1653                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1654                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1655                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1656                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1657                 free_pv_entry(pv);
1658         }
1659         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1660         lwkt_reltoken(&vm_token);
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Set the physical protection on the specified range of this map
1665  * as requested.
1666  *
1667  * This function may not be called from an interrupt if the map is
1668  * not the kernel_pmap.
1669  *
1670  * No requirements.
1671  */
1672 void
1673 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1674 {
1675         vpte_t *ptbase;
1676         vpte_t *ptep;
1677         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1678         vm_pindex_t sindex, eindex;
1679         vm_pindex_t sbase;
1680
1681         if (pmap == NULL)
1682                 return;
1683
1684         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1685                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1686                 return;
1687         }
1688
1689         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1690                 return;
1691
1692         lwkt_gettoken(&vm_token);
1693         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1694
1695         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1696         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1697         sbase = sindex;
1698
1699         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1700
1701                 unsigned pdirindex;
1702
1703                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1704
1705                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1706
1707                 /*
1708                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1709                  * Throw away the modified bit (?)
1710                  */
1711                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1712                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1713                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1714                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1715                         continue;
1716                 }
1717
1718                 /*
1719                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1720                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1721                  */
1722                 if (ptpaddr == 0)
1723                         continue;
1724
1725                 if (pdnxt > eindex) {
1726                         pdnxt = eindex;
1727                 }
1728
1729                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1730                         vpte_t pbits;
1731                         vm_page_t m;
1732
1733                         /*
1734                          * Clean managed pages and also check the accessed
1735                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1736                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1737                          * access will force a fault rather then setting
1738                          * the modified bit at an unexpected time.
1739                          */
1740                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1741                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1742                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1743                                                        i386_ptob(sindex));
1744                                 m = NULL;
1745                                 if (pbits & VPTE_A) {
1746                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1747                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1748                                         atomic_clear_long(ptep, VPTE_A);
1749                                 }
1750                                 if (pbits & VPTE_M) {
1751                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1752                                                 if (m == NULL)
1753                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1754                                                 vm_page_dirty(m);
1755                                         }
1756                                 }
1757                         } else {
1758                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1759                                                        i386_ptob(sindex));
1760                         }
1761                 }
1762         }
1763         lwkt_reltoken(&vm_token);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1768  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1769  *
1770  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1771  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1772  *
1773  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1774  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1775  *
1776  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1777  * kernel_pmap.
1778  *
1779  * No requirements.
1780  */
1781 void
1782 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1783            boolean_t wired)
1784 {
1785         vm_paddr_t pa;
1786         vpte_t *pte;
1787         vm_paddr_t opa;
1788         vpte_t origpte, newpte;
1789         vm_page_t mpte;
1790
1791         if (pmap == NULL)
1792                 return;
1793
1794         va &= VPTE_FRAME;
1795
1796         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1797         lwkt_gettoken(&vm_token);
1798
1799         /*
1800          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1801          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1802          */
1803         if (pmap == &kernel_pmap)
1804                 mpte = NULL;
1805         else
1806                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1807
1808         pte = pmap_pte(pmap, va);
1809
1810         /*
1811          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1812          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1813          */
1814         if (pte == NULL) {
1815                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1816                       pmap, (void *)va);
1817         }
1818
1819         /*
1820          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1821          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1822          * if an attempt is made to write to the page.
1823          */
1824         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1825         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1826         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1827
1828         if (origpte & VPTE_PS)
1829                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1830
1831         /*
1832          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1833          */
1834         if (origpte && (opa == pa)) {
1835                 /*
1836                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1837                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1838                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1839                  * the PT page will be also.
1840                  */
1841                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1842                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1843                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1844                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1845                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1846
1847                 /*
1848                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1849                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1850                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1851                  * bits below.
1852                  */
1853                 if (mpte)
1854                         mpte->hold_count--;
1855
1856                 /*
1857                  * We might be turning off write access to the page,
1858                  * so we go ahead and sense modify status.
1859                  */
1860                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1861                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1862                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1863                                 vm_page_t om;
1864                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1865                                 vm_page_dirty(om);
1866                         }
1867                         pa |= VPTE_MANAGED;
1868                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1869                 }
1870                 goto validate;
1871         } 
1872         /*
1873          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1874          * handle validating new mapping.
1875          */
1876         while (opa) {
1877                 int err;
1878                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1879                 if (err)
1880                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
1881                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1882                 origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1883                 opa = origpte & VPTE_FRAME;
1884                 if (opa) {
1885                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
1886                                 pmap, (void *)va);
1887                 }
1888         }
1889
1890         /*
1891          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1892          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1893          * called at interrupt time.
1894          */
1895         if (pmap_initialized && 
1896             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1897                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1898                 pa |= VPTE_MANAGED;
1899                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1900         }
1901
1902         /*
1903          * Increment counters
1904          */
1905         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1906         if (wired)
1907                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1908
1909 validate:
1910         /*
1911          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1912          */
1913         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1914
1915         if (wired)
1916                 newpte |= VPTE_WIRED;
1917         if (pmap != &kernel_pmap)
1918                 newpte |= VPTE_U;
1919
1920         /*
1921          * If the mapping or permission bits are different from the
1922          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1923          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1924          * to do now is update the bits.
1925          *
1926          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1927          * fault?
1928          */
1929         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1930                 *pte = newpte | VPTE_A;
1931                 if (newpte & VPTE_W)
1932                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1933         }
1934         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1935         lwkt_reltoken(&vm_token);
1936         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1937 }
1938
1939 /*
1940  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1941  *
1942  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1943  */
1944 void
1945 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1946 {
1947         vpte_t *pte;
1948         vm_paddr_t pa;
1949         vm_page_t mpte;
1950         unsigned ptepindex;
1951         vm_offset_t ptepa;
1952
1953         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1954
1955         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1956
1957         /*
1958          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1959          *
1960          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1961          * section following.
1962          */
1963         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1964
1965         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1966         lwkt_gettoken(&vm_token);
1967
1968         do {
1969                 /*
1970                  * Get the page directory entry
1971                  */
1972                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1973
1974                 /*
1975                  * If the page table page is mapped, we just increment
1976                  * the hold count, and activate it.
1977                  */
1978                 if (ptepa) {
1979                         if (ptepa & VPTE_PS)
1980                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1981                         if (pmap->pm_ptphint &&
1982                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1983                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1984                         } else {
1985                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1986                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1987                                 vm_page_wakeup(mpte);
1988                         }
1989                         if (mpte)
1990                                 mpte->hold_count++;
1991                 } else {
1992                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1993                 }
1994         } while (mpte == NULL);
1995
1996         /*
1997          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1998          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1999          * just return.
2000          */
2001         pte = pmap_pte(pmap, va);
2002         if (*pte) {
2003                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
2004                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2005                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2006                 return;
2007         }
2008
2009         /*
2010          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2011          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2012          * called at interrupt time.
2013          */
2014         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2015                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2016                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2017         }
2018
2019         /*
2020          * Increment counters
2021          */
2022         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2023
2024         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2025
2026         /*
2027          * Now validate mapping with RO protection
2028          */
2029         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2030                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2031         else
2032                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2033         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2034         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2035         lwkt_reltoken(&vm_token);
2036         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2037 }
2038
2039 /*
2040  * Extract the physical address for the translation at the specified
2041  * virtual address in the pmap.
2042  *
2043  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
2044  * No requirements.
2045  */
2046 vm_paddr_t
2047 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2048 {
2049         vm_paddr_t rtval;
2050         vpte_t pte;
2051
2052         lwkt_gettoken(&vm_token);
2053         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
2054                 if (pte & VPTE_PS) {
2055                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
2056                         rtval |= va & SEG_MASK;
2057                 } else {
2058                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
2059                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
2060                 }
2061         } else {
2062                 rtval = 0;
2063         }
2064         lwkt_reltoken(&vm_token);
2065         return(rtval);
2066 }
2067
2068 #define MAX_INIT_PT (96)
2069
2070 /*
2071  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2072  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2073  * immediately after an mmap.
2074  *
2075  * No requirements.
2076  */
2077 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2078
2079 void
2080 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2081                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2082                     vm_size_t size, int limit)
2083 {
2084         struct rb_vm_page_scan_info info;
2085         struct lwp *lp;
2086         int psize;
2087
2088         /*
2089          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2090          * or object.
2091          */
2092         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2093                 return;
2094
2095         /*
2096          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2097          */
2098         lp = curthread->td_lwp;
2099         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2100                 return;
2101
2102         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2103
2104         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2105                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2106                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2107                 return;
2108         }
2109
2110         if (psize + pindex > object->size) {
2111                 if (object->size < pindex)
2112                         return;           
2113                 psize = object->size - pindex;
2114         }
2115
2116         if (psize == 0)
2117                 return;
2118
2119         /*
2120          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2121          * any valid pages found into the pmap.
2122          *
2123          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2124          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2125          */
2126         info.start_pindex = pindex;
2127         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2128         info.limit = limit;
2129         info.mpte = NULL;
2130         info.addr = addr;
2131         info.pmap = pmap;
2132
2133         vm_object_hold(object);
2134         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2135                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2136         vm_object_drop(object);
2137 }
2138
2139 /*
2140  * The caller must hold vm_token.
2141  */
2142 static
2143 int
2144 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2145 {
2146         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2147         vm_pindex_t rel_index;
2148
2149         /*
2150          * don't allow an madvise to blow away our really
2151          * free pages allocating pv entries.
2152          */
2153         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2154                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2155                     return(-1);
2156         }
2157         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2158                 return 0;
2159         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2160             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2161                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2162                         vm_page_deactivate(p);
2163                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2164                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2165                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2166         }
2167         vm_page_wakeup(p);
2168         return(0);
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2173  * pre-fault the specified address.
2174  *
2175  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2176  * pte is already loaded into the slot.
2177  *
2178  * No requirements.
2179  */
2180 int
2181 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2182 {
2183         vpte_t *pte;
2184         int ret;
2185
2186         lwkt_gettoken(&vm_token);
2187         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2188                 ret = 0;
2189         } else {
2190                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2191                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2192         }
2193         lwkt_reltoken(&vm_token);
2194         return (ret);
2195 }
2196
2197 /*
2198  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2199  * The mapping must already exist in the pmap.
2200  *
2201  * No other requirements.
2202  */
2203 void
2204 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2205 {
2206         vpte_t *pte;
2207
2208         if (pmap == NULL)
2209                 return;
2210
2211         lwkt_gettoken(&vm_token);
2212         pte = get_ptbase(pmap, va);
2213
2214         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2215                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2216         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2217                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2218         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2219
2220         /*
2221          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2222          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2223          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2224          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2225          * wiring changes.
2226          */
2227         if (wired)
2228                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2229         else
2230                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2231         lwkt_reltoken(&vm_token);
2232 }
2233
2234 /*
2235  *      Copy the range specified by src_addr/len
2236  *      from the source map to the range dst_addr/len
2237  *      in the destination map.
2238  *
2239  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2240  */
2241 void
2242 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2243         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2244 {
2245         vm_offset_t addr;
2246         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2247         vm_offset_t pdnxt;
2248         vpte_t *src_frame;
2249         vpte_t *dst_frame;
2250         vm_page_t m;
2251
2252         /*
2253          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2254          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2255          * be the case.
2256          *
2257          * FIXME!
2258          */
2259         return;
2260
2261         if (dst_addr != src_addr)
2262                 return;
2263         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2264                 return;
2265         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2266                 return;
2267
2268         lwkt_gettoken(&vm_token);
2269
2270         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2271         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2272
2273         /*
2274          * critical section protection is required to maintain the page/object
2275          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2276          * their objects.
2277          */
2278         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2279                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2280                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2281                 vm_offset_t srcptepaddr;
2282                 unsigned ptepindex;
2283
2284                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2285                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2286
2287                 /*
2288                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2289                  * way below the low water mark of free pages or way
2290                  * above high water mark of used pv entries.
2291                  */
2292                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2293                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2294                         break;
2295                 
2296                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2297                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2298
2299                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2300                 if (srcptepaddr == 0)
2301                         continue;
2302                         
2303                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2304                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2305                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)srcptepaddr;
2306                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2307                         }
2308                         continue;
2309                 }
2310
2311                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2312                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2313                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2314                         continue;
2315                 }
2316
2317                 if (pdnxt > end_addr)
2318                         pdnxt = end_addr;
2319
2320                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2321                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2322                 while (addr < pdnxt) {
2323                         vpte_t ptetemp;
2324
2325                         ptetemp = *src_pte;
2326                         /*
2327                          * we only virtual copy managed pages
2328                          */
2329                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2330                                 /*
2331                                  * We have to check after allocpte for the
2332                                  * pte still being around...  allocpte can
2333                                  * block.
2334                                  *
2335                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2336                                  * we have to reload the tables.
2337                                  */
2338                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2339                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2340                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2341
2342                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2343                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2344                                         /*
2345                                          * Clear the modified and accessed
2346                                          * (referenced) bits during the copy.
2347                                          *
2348                                          * We do not have to clear the write
2349                                          * bit to force a fault-on-modify
2350                                          * because the real kernel's target
2351                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2352                                          */
2353                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2354                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2355                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2356                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2357                                                 dstmpte, m);
2358                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2359                                 } else {
2360                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2361                                 }
2362                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2363                                         break;
2364                         }
2365                         addr += PAGE_SIZE;
2366                         src_pte++;
2367                         dst_pte++;
2368                 }
2369         }
2370         lwkt_reltoken(&vm_token);
2371 }       
2372
2373 /*
2374  * pmap_zero_page:
2375  *
2376  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2377  *      contents.
2378  *
2379  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2380  *      required.
2381  */
2382 void
2383 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2384 {
2385         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2386
2387         crit_enter();
2388         if (*gd->gd_CMAP3)
2389                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2390         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2391         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2392
2393         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2394         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2395         crit_exit();
2396 }
2397
2398 /*
2399  * pmap_page_assertzero:
2400  *
2401  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2402  */
2403 void
2404 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2405 {
2406         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2407         int i;
2408
2409         crit_enter();
2410         if (*gd->gd_CMAP3)
2411                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2412         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2413                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2414         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2415         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2416             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2417                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2418                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2419             }
2420         }
2421         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2422         crit_exit();
2423 }
2424
2425 /*
2426  * pmap_zero_page:
2427  *
2428  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2429  *      its contents with bzero.
2430  *
2431  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2432  */
2433 void
2434 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2435 {
2436         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2437
2438         crit_enter();
2439         if (*gd->gd_CMAP3)
2440                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2441         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2442                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2443         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2444
2445         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2446         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2447         crit_exit();
2448 }
2449
2450 /*
2451  * pmap_copy_page:
2452  *
2453  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2454  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2455  *      is required.
2456  */
2457 void
2458 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2459 {
2460         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2461
2462         crit_enter();
2463         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2464                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2465         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2466                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2467
2468         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2469         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2470
2471         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2472         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2473
2474         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2475
2476         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2477         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2478         crit_exit();
2479 }
2480
2481 /*
2482  * pmap_copy_page_frag:
2483  *
2484  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2485  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2486  *      is required.
2487  */
2488 void
2489 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2490 {
2491         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2492
2493         crit_enter();
2494         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2495                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2496         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2497                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2498
2499         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2500         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2501
2502         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2503         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2504
2505         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2506               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2507               bytes);
2508
2509         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2510         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2511         crit_exit();
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2516  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2517  * be changed upwards or downwards in the future; it
2518  * is only necessary that true be returned for a small
2519  * subset of pmaps for proper page aging.
2520  *
2521  * No requirements.
2522  */
2523 boolean_t
2524 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2525 {
2526         pv_entry_t pv;
2527         int loops = 0;
2528
2529         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2530                 return FALSE;
2531
2532         crit_enter();
2533         lwkt_gettoken(&vm_token);
2534
2535         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2536                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2537                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2538                         crit_exit();
2539                         return TRUE;
2540                 }
2541                 loops++;
2542                 if (loops >= 16)
2543                         break;
2544         }
2545         lwkt_reltoken(&vm_token);
2546         crit_exit();
2547         return (FALSE);
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Remove all pages from specified address space
2552  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2553  * is special cased for current process only, but
2554  * can have the more generic (and slightly slower)
2555  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2556  * in the case of running down an entire address space.
2557  *
2558  * No requirements.
2559  */
2560 void
2561 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2562 {
2563         vpte_t *pte, tpte;
2564         pv_entry_t pv, npv;
2565         vm_page_t m;
2566         int32_t save_generation;
2567
2568         if (pmap->pm_pteobj)
2569                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2570         lwkt_gettoken(&vm_token);
2571         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2572                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2573                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2574                         continue;
2575                 }
2576
2577                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2578
2579                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2580
2581                 /*
2582                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2583                  * at this time
2584                  */
2585                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2586                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2587                         continue;
2588                 }
2589                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2590
2591                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2592
2593                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2594                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2595
2596                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2597                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2598
2599                 /*
2600                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2601                  */
2602                 if (tpte & VPTE_M) {
2603                         vm_page_dirty(m);
2604                 }
2605
2606                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2607                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2608                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2609
2610                 m->md.pv_list_count--;
2611                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2612                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2613                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2614                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2615
2616                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2617                 free_pv_entry(pv);
2618
2619                 /*
2620                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2621                  * calls and other removals were made.
2622                  */
2623                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2624                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2625                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2626                 }
2627         }
2628         lwkt_reltoken(&vm_token);
2629         if (pmap->pm_pteobj)
2630                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2631 }
2632
2633 /*
2634  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2635  *
2636  * The caller must hold vm_token
2637  */
2638 static boolean_t
2639 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2640 {
2641         pv_entry_t pv;
2642         vpte_t *pte;
2643
2644         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2645                 return FALSE;
2646
2647         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2648                 return FALSE;
2649
2650         crit_enter();
2651
2652         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2653                 /*
2654                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2655                  * mark clean_map and ptes as never
2656                  * modified.
2657                  */
2658                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2659                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2660                                 continue;
2661                 }
2662
2663 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2664                 if (!pv->pv_pmap) {
2665                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2666                         continue;
2667                 }
2668 #endif
2669                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2670                 if (*pte & bit) {
2671                         crit_exit();
2672                         return TRUE;
2673                 }
2674         }
2675         crit_exit();
2676         return (FALSE);
2677 }
2678
2679 /*
2680  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2681  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2682  *
2683  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2684  *
2685  * The caller must hold vm_token
2686  */
2687 static __inline void
2688 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2689 {
2690         pv_entry_t pv;
2691         vpte_t *pte;
2692         vpte_t pbits;
2693
2694         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2695                 return;
2696
2697         crit_enter();
2698
2699         /*
2700          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2701          * setting RO do we need to clear the VAC?
2702          */
2703         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2704                 /*
2705                  * don't write protect pager mappings
2706                  */
2707                 if (bit == VPTE_W) {
2708                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2709                                 continue;
2710                 }
2711
2712 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2713                 if (!pv->pv_pmap) {
2714                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2715                         continue;
2716                 }
2717 #endif
2718
2719                 /*
2720                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2721                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2722                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2723                  *
2724                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2725                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2726                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2727                  * will never set our Modify bit again. 
2728                  */
2729                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2730                 if (*pte & bit) {
2731                         if (bit == VPTE_W) {
2732                                 /*
2733                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2734                                  * VPTE_W
2735                                  */
2736                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2737                                                        pv->pv_va);
2738                                 if (pbits & VPTE_M)
2739                                         vm_page_dirty(m);
2740                         } else if (bit == VPTE_M) {
2741                                 /*
2742                                  * We do not have to make the page read-only
2743                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2744                                  * kernel will make the real PTE read-only
2745                                  * or otherwise detect the write and set
2746                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2747                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2748                                  * above).  This allows the real kernel to
2749                                  * handle the write fault without forwarding
2750                                  * the fault to us.
2751                                  */
2752                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2753                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2754                                 /*
2755                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2756                                  * the caller doesn't want us to update
2757                                  * the dirty status of the VM page.
2758                                  */
2759                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2760                         } else {
2761                                 /*
2762                                  * We've been asked to clear bits that do
2763                                  * not interact with hardware.
2764                                  */
2765                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2766                         }
2767                 }
2768         }
2769         crit_exit();
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2774  *
2775  * No requirements.
2776  */
2777 void
2778 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2779 {
2780         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2781                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2782                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2783                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2784                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2785                 } else {
2786                         pmap_remove_all(m);
2787                 }
2788                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2789         }
2790 }
2791
2792 vm_paddr_t
2793 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2794 {
2795         return (i386_ptob(ppn));
2796 }
2797
2798 /*
2799  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2800  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2801  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2802  * reference bits set.
2803  *
2804  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2805  * should be tested and standardized at some point in the future for
2806  * optimal aging of shared pages.
2807  *
2808  * No requirements.
2809  */
2810 int
2811 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2812 {
2813         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2814         vpte_t *pte;
2815         int rtval = 0;
2816
2817         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2818                 return (rtval);
2819
2820         crit_enter();
2821         lwkt_gettoken(&vm_token);
2822
2823         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2824
2825                 pvf = pv;
2826
2827                 do {
2828                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2829
2830                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2831
2832                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2833
2834                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2835                                 continue;
2836
2837                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2838
2839                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2840 #ifdef SMP
2841                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2842 #else
2843                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
2844 #endif
2845                                 rtval++;
2846                                 if (rtval > 4) {
2847                                         break;
2848                                 }
2849                         }
2850                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2851         }
2852         lwkt_reltoken(&vm_token);
2853         crit_exit();
2854
2855         return (rtval);
2856 }
2857
2858 /*
2859  * Return whether or not the specified physical page was modified
2860  * in any physical maps.
2861  *
2862  * No requirements.
2863  */
2864 boolean_t
2865 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2866 {
2867         boolean_t res;
2868
2869         lwkt_gettoken(&vm_token);
2870         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
2871         lwkt_reltoken(&vm_token);
2872         return (res);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Clear the modify bits on the specified physical page.
2877  *
2878  * No requirements.
2879  */
2880 void
2881 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2882 {
2883         lwkt_gettoken(&vm_token);
2884         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2885         lwkt_reltoken(&vm_token);
2886 }
2887
2888 /*
2889  * Clear the reference bit on the specified physical page.
2890  *
2891  * No requirements.
2892  */
2893 void
2894 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2895 {
2896         lwkt_gettoken(&vm_token);
2897         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2898         lwkt_reltoken(&vm_token);
2899 }
2900
2901 /*
2902  * Miscellaneous support routines follow
2903  */
2904
2905 static void
2906 i386_protection_init(void)
2907 {
2908         int *kp, prot;
2909
2910         kp = protection_codes;
2911         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2912                 if (prot & VM_PROT_READ)
2913                         *kp |= VPTE_R;
2914                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2915                         *kp |= VPTE_W;
2916                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2917                         *kp |= VPTE_X;
2918                 ++kp;
2919         }
2920 }
2921
2922 #if 0
2923
2924 /*
2925  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2926  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2927  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2928  * NOT real memory.
2929  *
2930  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2931  * a time.
2932  */
2933 void *
2934 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2935 {
2936         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2937         vpte_t *pte;
2938
2939         offset = pa & PAGE_MASK;
2940         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2941
2942         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
2943         if (!va)
2944                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2945
2946         pa = pa & VPTE_FRAME;
2947         for (tmpva = va; size > 0;) {
2948                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2949                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2950                 size -= PAGE_SIZE;
2951                 tmpva += PAGE_SIZE;
2952                 pa += PAGE_SIZE;
2953         }
2954         cpu_invltlb();
2955         smp_invltlb();
2956
2957         return ((void *)(va + offset));
2958 }
2959
2960 void
2961 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2962 {
2963         vm_offset_t base, offset;
2964
2965         base = va & VPTE_FRAME;
2966         offset = va & PAGE_MASK;
2967         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2968         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2969         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2970 }
2971
2972 #endif
2973
2974 /*
2975  * Perform the pmap work for mincore
2976  *
2977  * No requirements.
2978  */
2979 int
2980 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2981 {
2982         vpte_t *ptep, pte;
2983         vm_page_t m;
2984         int val = 0;
2985
2986         lwkt_gettoken(&vm_token);
2987         
2988         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2989         if (ptep == 0) {
2990                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2991                 return 0;
2992         }
2993
2994         if ((pte = *ptep) != 0) {
2995                 vm_paddr_t pa;
2996
2997                 val = MINCORE_INCORE;
2998                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2999                         goto done;
3000
3001                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3002
3003                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3004
3005                 /*
3006                  * Modified by us
3007                  */
3008                 if (pte & VPTE_M)
3009                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3010                 /*
3011                  * Modified by someone
3012                  */
3013                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3014                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3015                 /*
3016                  * Referenced by us
3017                  */
3018                 if (pte & VPTE_A)
3019                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3020
3021                 /*
3022                  * Referenced by someone
3023                  */
3024                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3025                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3026                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3027                 }
3028         } 
3029 done:
3030         lwkt_reltoken(&vm_token);
3031         return val;
3032 }
3033
3034 /*
3035  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3036  */
3037 void
3038 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3039 {
3040         struct vmspace *oldvm;
3041         struct lwp *lp;
3042
3043         oldvm = p->p_vmspace;
3044         crit_enter();
3045         if (oldvm != newvm) {
3046                 p->p_vmspace = newvm;
3047                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3048                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3049                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3050                 if (adjrefs) {
3051                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3052                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3053                 }
3054         }
3055         crit_exit();
3056 }
3057
3058 void
3059 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3060 {
3061         struct vmspace *oldvm;
3062         struct pmap *pmap;
3063
3064         crit_enter();
3065         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3066
3067         if (oldvm != newvm) {
3068                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3069                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3070                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3071 #if defined(SMP)
3072                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3073 #else
3074                         pmap->pm_active |= 1;
3075 #endif
3076 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3077                         tlb_flush_count++;
3078 #endif
3079                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3080 #if defined(SMP)
3081                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3082 #else
3083                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3084 #endif
3085                 }
3086         }
3087         crit_exit();
3088 }
3089
3090
3091 vm_offset_t
3092 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3093 {
3094
3095         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3096                 return addr;
3097         }
3098
3099         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3100         return addr;
3101 }
3102
3103 /*
3104  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3105  */
3106 vm_page_t
3107 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3108 {
3109         vpte_t *ptep;
3110
3111         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3112         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
3113         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3114 }