Merge branch 'vendor/OPENSSL'
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
47  */
48
49 /*
50  *      Manages physical address maps.
51  *
52  *      In addition to hardware address maps, this
53  *      module is called upon to provide software-use-only
54  *      maps which may or may not be stored in the same
55  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
56  *      used to store intermediate results from copy
57  *      operations to and from address spaces.
58  *
59  *      Since the information managed by this module is
60  *      also stored by the logical address mapping module,
61  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
62  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
63  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
64  *      requested.
65  *
66  *      In order to cope with hardware architectures which
67  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
68  *      this module may delay invalidate or reduced protection
69  *      operations until such time as they are actually
70  *      necessary.  This module is given full information as
71  *      to which processors are currently using which maps,
72  *      and to when physical maps must be made correct.
73  */
74
75 #if JG
76 #include "opt_disable_pse.h"
77 #include "opt_pmap.h"
78 #endif
79 #include "opt_msgbuf.h"
80
81 #include <sys/param.h>
82 #include <sys/systm.h>
83 #include <sys/kernel.h>
84 #include <sys/proc.h>
85 #include <sys/msgbuf.h>
86 #include <sys/vmmeter.h>
87 #include <sys/mman.h>
88
89 #include <vm/vm.h>
90 #include <vm/vm_param.h>
91 #include <sys/sysctl.h>
92 #include <sys/lock.h>
93 #include <vm/vm_kern.h>
94 #include <vm/vm_page.h>
95 #include <vm/vm_map.h>
96 #include <vm/vm_object.h>
97 #include <vm/vm_extern.h>
98 #include <vm/vm_pageout.h>
99 #include <vm/vm_pager.h>
100 #include <vm/vm_zone.h>
101
102 #include <sys/user.h>
103 #include <sys/thread2.h>
104 #include <sys/sysref2.h>
105
106 #include <machine/cputypes.h>
107 #include <machine/md_var.h>
108 #include <machine/specialreg.h>
109 #include <machine/smp.h>
110 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
111 #include <machine/globaldata.h>
112 #include <machine/pmap.h>
113 #include <machine/pmap_inval.h>
114
115 #include <ddb/ddb.h>
116
117 #define PMAP_KEEP_PDIRS
118 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
119 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
120 #endif
121
122 #if defined(DIAGNOSTIC)
123 #define PMAP_DIAGNOSTIC
124 #endif
125
126 #define MINPV 2048
127
128 /*
129  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
130  */
131 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
132 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
133
134 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
135 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
136 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
137 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
138 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
139
140
141 /*
142  * Given a map and a machine independent protection code,
143  * convert to a vax protection code.
144  */
145 #define pte_prot(m, p)          \
146         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
147 static int protection_codes[8];
148
149 struct pmap kernel_pmap;
150 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
151
152 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
153 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
154 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
155 vm_offset_t virtual2_end;
156 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
157 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
158 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
159 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
160 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
161 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
162 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
163 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
164
165 static vm_object_t kptobj;
166
167 static int ndmpdp;
168 static vm_paddr_t dmaplimit;
169 static int nkpt;
170 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
171
172 static uint64_t KPTbase;
173 static uint64_t KPTphys;
174 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
175 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
176 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
177 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
178
179 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
180 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
181
182 /*
183  * Data for the pv entry allocation mechanism
184  */
185 static vm_zone_t pvzone;
186 static struct vm_zone pvzone_store;
187 static struct vm_object pvzone_obj;
188 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
189 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
190 static struct pv_entry *pvinit;
191
192 /*
193  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
194  */
195 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
196 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
197 static pt_entry_t *msgbufmap;
198 struct msgbuf *msgbufp=0;
199
200 /*
201  * Crashdump maps.
202  */
203 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
204 static caddr_t crashdumpmap;
205
206 extern pt_entry_t *SMPpt;
207 extern uint64_t SMPptpa;
208
209 #define DISABLE_PSE
210
211 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
212 static void i386_protection_init (void);
213 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
214 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
215 static int  pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
216                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
217 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
218                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
219 static int  pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
220                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
221 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
222 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
223                                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
224
225 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
226
227 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
228 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
229 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
230 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
231 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
232                                 pmap_inval_info_t info);
233 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
234 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
235
236 static unsigned pdir4mb;
237
238 /*
239  * Move the kernel virtual free pointer to the next
240  * 2MB.  This is used to help improve performance
241  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
242  * (.text, .data, .bss)
243  */
244 static
245 vm_offset_t
246 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
247 {
248         vm_offset_t newaddr = addr;
249
250         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
251         return newaddr;
252 }
253
254 /*
255  * pmap_pte_quick:
256  *
257  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
258  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
259  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
260  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
261  *
262  *      Should only be called while in a critical section.
263  */
264 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
265
266 static
267 pt_entry_t *
268 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
269 {
270         return pmap_pte(pmap, va);
271 }
272
273 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
274 static __inline
275 vm_pindex_t
276 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
277 {
278         return va >> PDRSHIFT;
279 }
280
281 /* Return various clipped indexes for a given VA */
282 static __inline
283 vm_pindex_t
284 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
285 {
286
287         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
288 }
289
290 static __inline
291 vm_pindex_t
292 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
293 {
294
295         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
296 }
297
298 static __inline
299 vm_pindex_t
300 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
301 {
302
303         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
304 }
305
306 static __inline
307 vm_pindex_t
308 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
309 {
310
311         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
312 }
313
314 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
315 static __inline
316 pml4_entry_t *
317 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
318 {
319
320         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
321 }
322
323 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
324 static __inline
325 pdp_entry_t *
326 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
327 {
328         pdp_entry_t *pdpe;
329
330         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
331         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
332 }
333
334 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
335 static __inline
336 pdp_entry_t *
337 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
338 {
339         pml4_entry_t *pml4e;
340
341         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
342         if ((*pml4e & PG_V) == 0)
343                 return NULL;
344         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
345 }
346
347 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
348 static __inline
349 pd_entry_t *
350 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
351 {
352         pd_entry_t *pde;
353
354         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
355         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
356 }
357
358 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
359 static __inline
360 pd_entry_t *
361 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
362 {
363         pdp_entry_t *pdpe;
364
365         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
366         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
367                  return NULL;
368         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
369 }
370
371 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
372 static __inline
373 pt_entry_t *
374 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
375 {
376         pt_entry_t *pte;
377
378         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
379         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
380 }
381
382 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
383 static __inline
384 pt_entry_t *
385 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
386 {
387         pd_entry_t *pde;
388
389         pde = pmap_pde(pmap, va);
390         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
391                 return NULL;
392         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
393                 return ((pt_entry_t *)pde);
394         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
395 }
396
397 static __inline
398 pt_entry_t *
399 vtopte(vm_offset_t va)
400 {
401         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
402
403         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
404 }
405
406 static __inline
407 pd_entry_t *
408 vtopde(vm_offset_t va)
409 {
410         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
411
412         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
413 }
414
415 static uint64_t
416 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
417 {
418         uint64_t ret;
419
420         ret = *firstaddr;
421         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
422         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
423         return (ret);
424 }
425
426 static
427 void
428 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
429 {
430         int i;
431
432         /*
433          * We are running (mostly) V=P at this point
434          *
435          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
436          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
437          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
438          *
439          * Maxmem is in pages.
440          */
441         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
442         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
443                 ndmpdp = 4;
444
445         nkpt = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
446         nkpt += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E + ndmpdp) +
447                 511) / 512;
448         nkpt += 128;
449
450         /*
451          * Allocate pages
452          */
453         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt);
454         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
455         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
456         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
457
458         /*
459          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
460          * that is where we start populating the page table pages.
461          * Basically this is the end - 2.
462          */
463         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
464         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
465
466         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
467         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
468                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
469         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
470
471         /*
472          * Fill in the underlying page table pages for the area around
473          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
474          *
475          * Read-only from zero to physfree
476          * XXX not fully used, underneath 2M pages
477          */
478         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
479                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
480                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
481         }
482
483         /*
484          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
485          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
486          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
487          * data, bss, and initial pre-allocations.
488          */
489         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
490                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
491                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V;
492         }
493         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
494                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
495                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
496         }
497
498         /*
499          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
500          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
501          * above in the KERNBASE area.
502          */
503         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
504                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
505                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
506         }
507
508         /*
509          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
510          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
511          */
512         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
513                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
514                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
515                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
516                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
517         }
518
519         /* Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages */
520         /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it */
521         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
522                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
523                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
524                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
525                             PG_G | PG_M | PG_A;
526                 }
527                 /* And the direct map space's PDP */
528                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
529                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
530                             (i << PAGE_SHIFT);
531                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
532                 }
533         } else {
534                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
535                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
536                             (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
537                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
538                             PG_G | PG_M | PG_A;
539                 }
540         }
541
542         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
543         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
544         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
545
546         /* Connect the Direct Map slot up to the PML4 */
547         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] = DMPDPphys;
548         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
549
550         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
551         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
552         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
553 }
554
555 /*
556  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
557  *
558  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
559  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
560  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
561  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
562  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
563  *      (physical) address starting relative to 0]
564  */
565 void
566 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
567 {
568         vm_offset_t va;
569         pt_entry_t *pte;
570         struct mdglobaldata *gd;
571         int pg;
572
573         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
574         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
575         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
576
577         avail_start = *firstaddr;
578
579         /*
580          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
581          */
582         create_pagetables(firstaddr);
583
584         virtual2_start = KvaStart;
585         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
586
587         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
588         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
589
590         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
591
592         /* XXX do %cr0 as well */
593         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
594         load_cr3(KPML4phys);
595
596         /*
597          * Initialize protection array.
598          */
599         i386_protection_init();
600
601         /*
602          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
603          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
604          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
605          */
606         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
607         kernel_pmap.pm_count = 1;
608         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
609         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
610
611         /*
612          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
613          * mapping of pages.
614          */
615 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
616         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
617
618         va = virtual_start;
619         pte = vtopte(va);
620
621         /*
622          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
623          */
624         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
625
626         /*
627          * Crashdump maps.
628          */
629         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
630
631         /*
632          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
633          * /dev/mem.
634          */
635         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
636
637         /*
638          * msgbufp is used to map the system message buffer.
639          * XXX msgbufmap is not used.
640          */
641         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
642                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
643
644         virtual_start = va;
645
646         *CMAP1 = 0;
647
648         /*
649          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
650          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
651          * works under UP because self-referential page table mappings
652          */
653 #ifdef SMP
654         pgeflag = 0;
655 #else
656         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
657                 pgeflag = PG_G;
658 #endif
659         
660 /*
661  * Initialize the 4MB page size flag
662  */
663         pseflag = 0;
664 /*
665  * The 4MB page version of the initial
666  * kernel page mapping.
667  */
668         pdir4mb = 0;
669
670 #if !defined(DISABLE_PSE)
671         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
672                 pt_entry_t ptditmp;
673                 /*
674                  * Note that we have enabled PSE mode
675                  */
676                 pseflag = PG_PS;
677                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
678                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
679                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
680                 pdir4mb = ptditmp;
681
682 #ifndef SMP
683                 /*
684                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
685                  * now because the APs will not be able to use it when
686                  * they boot up.
687                  */
688                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
689
690                 /*
691                  * We can do the mapping here for the single processor
692                  * case.  We simply ignore the old page table page from
693                  * now on.
694                  */
695                 /*
696                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
697                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
698                  */
699                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
700                 cpu_invltlb();
701 #endif
702         }
703 #endif
704
705         /*
706          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
707          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
708          * portion.
709          */
710         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
711         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
712         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
713         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
714         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
715         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
716         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
717         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
718         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
719         gd->gd_PADDR1 = (pt_entry_t *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
720
721         cpu_invltlb();
722 }
723
724 #ifdef SMP
725 /*
726  * Set 4mb pdir for mp startup
727  */
728 void
729 pmap_set_opt(void)
730 {
731         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
732                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
733                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
734                         cpu_invltlb();
735                 }
736         }
737 }
738 #endif
739
740 /*
741  * XXX: Hack. Required by pmap_init()
742  */
743 extern vm_offset_t cpu_apic_addr;
744
745 /*
746  *      Initialize the pmap module.
747  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
748  *      system needs to map virtual memory.
749  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
750  *      way, discontiguous physical memory.
751  */
752 void
753 pmap_init(void)
754 {
755         int i;
756         int initial_pvs;
757
758         /*
759          * object for kernel page table pages
760          */
761         /* JG I think the number can be arbitrary */
762         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
763
764         /*
765          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
766          * pv_head_table.
767          */
768
769         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
770                 vm_page_t m;
771
772                 m = &vm_page_array[i];
773                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
774                 m->md.pv_list_count = 0;
775         }
776
777         /*
778          * init the pv free list
779          */
780         initial_pvs = vm_page_array_size;
781         if (initial_pvs < MINPV)
782                 initial_pvs = MINPV;
783         pvzone = &pvzone_store;
784         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
785                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
786         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
787                   pvinit, initial_pvs);
788
789         /*
790          * Now it is safe to enable pv_table recording.
791          */
792         pmap_initialized = TRUE;
793 #ifdef SMP
794         /*
795          * XXX: Hack 
796          */
797         lapic = pmap_mapdev_uncacheable(cpu_apic_addr, sizeof(struct LAPIC));
798 #endif
799 }
800
801 /*
802  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
803  * high water mark so that the system can recover from excessive
804  * numbers of pv entries.
805  */
806 void
807 pmap_init2(void)
808 {
809         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
810         int entry_max;
811
812         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
813         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
814         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
815         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
816
817         /*
818          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
819          */
820         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
821         if (entry_max <= 0)
822                 entry_max = 1;
823
824         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
825 }
826
827
828 /***************************************************
829  * Low level helper routines.....
830  ***************************************************/
831
832 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
833
834 /*
835  * This code checks for non-writeable/modified pages.
836  * This should be an invalid condition.
837  */
838 static
839 int
840 pmap_nw_modified(pt_entry_t pte)
841 {
842         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
843                 return 1;
844         else
845                 return 0;
846 }
847 #endif
848
849
850 /*
851  * this routine defines the region(s) of memory that should
852  * not be tested for the modified bit.
853  */
854 static __inline
855 int
856 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
857 {
858         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
859                 return 1;
860         else
861                 return 0;
862 }
863
864 /*
865  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
866  *
867  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
868  */
869 vm_paddr_t 
870 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
871 {
872         vm_paddr_t rtval;
873         pt_entry_t *pte;
874         pd_entry_t pde, *pdep;
875
876         lwkt_gettoken(&vm_token);
877         rtval = 0;
878         pdep = pmap_pde(pmap, va);
879         if (pdep != NULL) {
880                 pde = *pdep;
881                 if (pde) {
882                         if ((pde & PG_PS) != 0) {
883                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
884                         } else {
885                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
886                                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
887                         }
888                 }
889         }
890         lwkt_reltoken(&vm_token);
891         return rtval;
892 }
893
894 /*
895  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
896  */
897 vm_paddr_t
898 pmap_kextract(vm_offset_t va)
899 {
900         pd_entry_t pde;
901         vm_paddr_t pa;
902
903         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
904                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
905         } else {
906                 pde = *vtopde(va);
907                 if (pde & PG_PS) {
908                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
909                 } else {
910                         /*
911                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
912                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
913                          * be used to access the PTE because it would use the
914                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
915                          * because the page table page is preserved by the
916                          * promotion.
917                          */
918                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
919                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
920                 }
921         }
922         return pa;
923 }
924
925 /***************************************************
926  * Low level mapping routines.....
927  ***************************************************/
928
929 /*
930  * Routine: pmap_kenter
931  * Function:
932  *      Add a wired page to the KVA
933  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
934  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
935  */
936 void 
937 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
938 {
939         pt_entry_t *pte;
940         pt_entry_t npte;
941         pmap_inval_info info;
942
943         pmap_inval_init(&info);
944         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
945         pte = vtopte(va);
946         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
947         *pte = npte;
948         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
949         pmap_inval_done(&info);
950 }
951
952 /*
953  * Routine: pmap_kenter_quick
954  * Function:
955  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
956  *      mapping on the current CPU.
957  */
958 void
959 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
960 {
961         pt_entry_t *pte;
962         pt_entry_t npte;
963
964         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
965         pte = vtopte(va);
966         *pte = npte;
967         cpu_invlpg((void *)va);
968 }
969
970 void
971 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
972 {
973         pmap_inval_info info;
974
975         pmap_inval_init(&info);
976         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
977         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
978         pmap_inval_done(&info);
979 }
980
981 void
982 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
983 {
984         cpu_invlpg((void *)va);
985 }
986
987 /*
988  * remove a page from the kernel pagetables
989  */
990 void
991 pmap_kremove(vm_offset_t va)
992 {
993         pt_entry_t *pte;
994         pmap_inval_info info;
995
996         pmap_inval_init(&info);
997         pte = vtopte(va);
998         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
999         *pte = 0;
1000         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1001         pmap_inval_done(&info);
1002 }
1003
1004 void
1005 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1006 {
1007         pt_entry_t *pte;
1008         pte = vtopte(va);
1009         *pte = 0;
1010         cpu_invlpg((void *)va);
1011 }
1012
1013 /*
1014  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1015  */
1016 void
1017 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1018 {
1019         *vtopte(va) |= PG_RW;
1020         cpu_invlpg((void *)va);
1021 }
1022
1023 void
1024 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1025 {
1026         *vtopte(va) |= PG_N;
1027         cpu_invlpg((void *)va);
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1032  * address space during the low level boot, typically to map the
1033  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1034  *
1035  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1036  * kernel text+data.
1037  *
1038  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1039  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1040  * have access to the related pointers.
1041  */
1042 vm_offset_t
1043 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1044 {
1045         vm_offset_t va;
1046         vm_offset_t va_start;
1047
1048         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1049
1050         va_start = *virtp;
1051         va = va_start;
1052
1053         while (start < end) {
1054                 pmap_kenter_quick(va, start);
1055                 va += PAGE_SIZE;
1056                 start += PAGE_SIZE;
1057         }
1058         *virtp = va;
1059         return va_start;
1060 }
1061
1062
1063 /*
1064  * Add a list of wired pages to the kva
1065  * this routine is only used for temporary
1066  * kernel mappings that do not need to have
1067  * page modification or references recorded.
1068  * Note that old mappings are simply written
1069  * over.  The page *must* be wired.
1070  */
1071 void
1072 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1073 {
1074         vm_offset_t end_va;
1075
1076         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1077                 
1078         while (va < end_va) {
1079                 pt_entry_t *pte;
1080
1081                 pte = vtopte(va);
1082                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1083                 cpu_invlpg((void *)va);
1084                 va += PAGE_SIZE;
1085                 m++;
1086         }
1087         smp_invltlb();
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This routine jerks page mappings from the
1092  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1093  *
1094  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1095  */
1096 void
1097 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1098 {
1099         vm_offset_t end_va;
1100
1101         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1102
1103         while (va < end_va) {
1104                 pt_entry_t *pte;
1105
1106                 pte = vtopte(va);
1107                 *pte = 0;
1108                 cpu_invlpg((void *)va);
1109                 va += PAGE_SIZE;
1110         }
1111         smp_invltlb();
1112 }
1113
1114 /*
1115  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
1116  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
1117  *
1118  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
1119  * the call should be made with a critical section held so the page's object
1120  * association remains valid on return.
1121  */
1122 static
1123 vm_page_t
1124 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1125 {
1126         vm_page_t m;
1127
1128         do {
1129                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
1130         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
1131
1132         return(m);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1137  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1138  */
1139 void
1140 pmap_init_thread(thread_t td)
1141 {
1142         /* enforce pcb placement */
1143         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1144         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1145         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
1146 }
1147
1148 /*
1149  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1150  */
1151 void
1152 pmap_init_proc(struct proc *p)
1153 {
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
1158  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
1159  */
1160 void
1161 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
1162 {
1163         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
1164 }
1165
1166 /***************************************************
1167  * Page table page management routines.....
1168  ***************************************************/
1169
1170 /*
1171  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1172  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1173  */
1174 static __inline
1175 int
1176 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1177                      pmap_inval_info_t info)
1178 {
1179         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1180         if (m->hold_count > 1) {
1181                 vm_page_unhold(m);
1182                 return 0;
1183         } else {
1184                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m, info);
1185         }
1186 }
1187
1188 static
1189 int
1190 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1191                       pmap_inval_info_t info)
1192 {
1193         /* 
1194          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1195          * any active flushes if we block.  We own one hold count on the
1196          * page so it cannot be freed out from under us.
1197          */
1198         if (m->flags & PG_BUSY) {
1199                 pmap_inval_flush(info);
1200                 while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
1201                         ;
1202         }
1203         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1204                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1205
1206         /*
1207          * This case can occur if new references were acquired while
1208          * we were blocked.
1209          */
1210         if (m->hold_count > 1) {
1211                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1212                 vm_page_unhold(m);
1213                 return 0;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * Unmap the page table page
1218          */
1219         KKASSERT(m->hold_count == 1);
1220         vm_page_busy(m);
1221         pmap_inval_interlock(info, pmap, -1);
1222
1223         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1224                 /* PDP page */
1225                 pml4_entry_t *pml4;
1226                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1227                 *pml4 = 0;
1228         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1229                 /* PD page */
1230                 pdp_entry_t *pdp;
1231                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1232                 *pdp = 0;
1233         } else {
1234                 /* PT page */
1235                 pd_entry_t *pd;
1236                 pd = pmap_pde(pmap, va);
1237                 *pd = 0;
1238         }
1239
1240         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1241         --pmap->pm_stats.resident_count;
1242
1243         if (pmap->pm_ptphint == m)
1244                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1245         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1246
1247         if (m->pindex < NUPDE) {
1248                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1249                 vm_page_t pdpg;
1250
1251                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
1252                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg, info);
1253         }
1254         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1255                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1256                 vm_page_t pdppg;
1257
1258                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
1259                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg, info);
1260         }
1261
1262         /*
1263          * This was our last hold, the page had better be unwired
1264          * after we decrement wire_count.
1265          *
1266          * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1267          * multiple wire counts.
1268          */
1269         vm_page_unhold(m);
1270         --m->wire_count;
1271         KKASSERT(m->wire_count == 0);
1272         --vmstats.v_wire_count;
1273         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1274         vm_page_flash(m);
1275         vm_page_free_zero(m);
1276
1277         return 1;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * After removing a page table entry, this routine is used to
1282  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1283  */
1284 static
1285 int
1286 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1287                 pmap_inval_info_t info)
1288 {
1289         vm_pindex_t ptepindex;
1290
1291         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
1292                 return 0;
1293
1294         if (mpte == NULL) {
1295                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1296 #if JGHINT
1297                 if (pmap->pm_ptphint &&
1298                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1299                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1300                 } else {
1301 #endif
1302                         pmap_inval_flush(info);
1303                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1304                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1305 #if JGHINT
1306                 }
1307 #endif
1308         }
1309         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, info);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1314  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1315  *
1316  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1317  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1318  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1319  */
1320 void
1321 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1322 {
1323         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1324         pmap->pm_count = 1;
1325         pmap->pm_active = 0;
1326         pmap->pm_ptphint = NULL;
1327         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1328         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1333  * such as one in a vmspace structure.
1334  */
1335 void
1336 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1337 {
1338         vm_page_t ptdpg;
1339
1340         /*
1341          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1342          * page directory table.
1343          */
1344         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1345                 pmap->pm_pml4 =
1346                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1347         }
1348
1349         /*
1350          * Allocate an object for the ptes
1351          */
1352         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1353                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1354
1355         /*
1356          * Allocate the page directory page, unless we already have
1357          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1358          * already be set appropriately.
1359          */
1360         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1361                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1362                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1363                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1364                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1365                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1366                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1367                         ++vmstats.v_wire_count;
1368                 ptdpg->wire_count = 1;
1369                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1370         }
1371         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1372                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1373
1374         pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1375         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = DMPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1376
1377         /* install self-referential address mapping entry */
1378         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1379
1380         pmap->pm_count = 1;
1381         pmap->pm_active = 0;
1382         pmap->pm_ptphint = NULL;
1383         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1384         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1385         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1390  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1391  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1392  * of cleanup work to do here.
1393  */
1394 void
1395 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1396 {
1397         vm_page_t p;
1398
1399         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1400         lwkt_gettoken(&vm_token);
1401         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1402                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1403                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1404                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1405                 p->wire_count--;
1406                 vmstats.v_wire_count--;
1407                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1408                 vm_page_busy(p);
1409                 vm_page_free_zero(p);
1410                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1411         }
1412         if (pmap->pm_pml4) {
1413                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1414                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1415                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1416         }
1417         if (pmap->pm_pteobj) {
1418                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1419                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1420         }
1421         lwkt_reltoken(&vm_token);
1422 }
1423
1424 /*
1425  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1426  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1427  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1428  * then copies the template.
1429  */
1430 void
1431 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1432 {
1433         crit_enter();
1434         lwkt_gettoken(&vm_token);
1435         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1436         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1437         lwkt_reltoken(&vm_token);
1438         crit_exit();
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1443  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1444  *
1445  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1446  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1447  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1448  */
1449 static
1450 int
1451 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1452 {
1453         /*
1454          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1455          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1456          * might as well be placed directly into the zero queue.
1457          */
1458         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1459                 return 0;
1460
1461         vm_page_busy(p);
1462
1463         /*
1464          * Remove the page table page from the processes address space.
1465          */
1466         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1467                 /*
1468                  * We are the pml4 table itself.
1469                  */
1470                 /* XXX anything to do here? */
1471         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1472                 /*
1473                  * Remove a PDP page from the PML4.  We do not maintain
1474                  * hold counts on the PML4 page.
1475                  */
1476                 pml4_entry_t *pml4;
1477                 vm_page_t m4;
1478                 int idx;
1479
1480                 m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1481                 KKASSERT(m4 != NULL);
1482                 pml4 = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1483                 idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1484                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1485                 pml4[idx] = 0;
1486         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1487                 /*
1488                  * Remove a PD page from the PDP and drop the hold count
1489                  * on the PDP.  The PDP is left cached in the pmap if
1490                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1491                  * intact.
1492                  */
1493                 vm_page_t m3;
1494                 pdp_entry_t *pdp;
1495                 int idx;
1496
1497                 m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1498                                 NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1499                 KKASSERT(m3 != NULL);
1500                 pdp = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1501                 idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1502                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1503                 pdp[idx] = 0;
1504                 m3->hold_count--;
1505         } else {
1506                 /*
1507                  * Remove a PT page from the PD and drop the hold count
1508                  * on the PD.  The PD is left cached in the pmap if
1509                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1510                  * intact.
1511                  */
1512                 vm_page_t m2;
1513                 pd_entry_t *pd;
1514                 int idx;
1515
1516                 m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1517                                     NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1518                 KKASSERT(m2 != NULL);
1519                 pd = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1520                 idx = p->pindex % NPDEPG;
1521                 pd[idx] = 0;
1522                 m2->hold_count--;
1523         }
1524
1525         /*
1526          * One fewer mappings in the pmap.  p's hold count had better
1527          * be zero.
1528          */
1529         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1530         --pmap->pm_stats.resident_count;
1531         if (p->hold_count)
1532                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1533         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1534                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1535
1536         /*
1537          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1538          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1539          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1540          */
1541         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1542                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1543                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1544                 vm_page_wakeup(p);
1545         } else {
1546                 p->wire_count--;
1547                 KKASSERT(p->wire_count == 0);
1548                 vmstats.v_wire_count--;
1549                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1550                 vm_page_free(p);
1551         }
1552         return 1;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * This routine is called when various levels in the page table need to
1557  * be populated.  This routine cannot fail.
1558  */
1559 static
1560 vm_page_t
1561 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1562 {
1563         vm_page_t m;
1564
1565         /*
1566          * Find or fabricate a new pagetable page.  This will busy the page.
1567          */
1568         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1569                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1570         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1571                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1572         }
1573
1574         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1575                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1576
1577         /*
1578          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1579          * the caller.
1580          */
1581         m->hold_count++;
1582         if (m->wire_count++ == 0)
1583                 vmstats.v_wire_count++;
1584
1585         /*
1586          * Map the pagetable page into the process address space, if
1587          * it isn't already there.
1588          *
1589          * It is possible that someone else got in and mapped the page
1590          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1591          * return the held page.
1592          */
1593         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1594                 /*
1595                  * Wire up a new PDP page in the PML4
1596                  */
1597                 vm_pindex_t pml4index;
1598                 pml4_entry_t *pml4;
1599
1600                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1601                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1602                 if (*pml4 & PG_V) {
1603                         if (--m->wire_count == 0)
1604                                 --vmstats.v_wire_count;
1605                         vm_page_wakeup(m);
1606                         return(m);
1607                 }
1608                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1609         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1610                 /*
1611                  * Wire up a new PD page in the PDP
1612                  */
1613                 vm_pindex_t pml4index;
1614                 vm_pindex_t pdpindex;
1615                 vm_page_t pdppg;
1616                 pml4_entry_t *pml4;
1617                 pdp_entry_t *pdp;
1618
1619                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1620                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1621
1622                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1623                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1624                         /*
1625                          * Have to allocate a new PDP page, recurse.
1626                          * This always succeeds.  Returned page will
1627                          * be held.
1628                          */
1629                         pdppg = _pmap_allocpte(pmap,
1630                                                NUPDE + NUPDPE + pml4index);
1631                 } else {
1632                         /*
1633                          * Add a held reference to the PDP page.
1634                          */
1635                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
1636                         pdppg->hold_count++;
1637                 }
1638
1639                 /*
1640                  * Now find the pdp_entry and map the PDP.  If the PDP
1641                  * has already been mapped unwind and return the
1642                  * already-mapped PDP held.
1643                  *
1644                  * pdppg is left held (hold_count is incremented for
1645                  * each PD in the PDP).
1646                  */
1647                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1648                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1649                 if (*pdp & PG_V) {
1650                         vm_page_unhold(pdppg);
1651                         if (--m->wire_count == 0)
1652                                 --vmstats.v_wire_count;
1653                         vm_page_wakeup(m);
1654                         return(m);
1655                 }
1656                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1657         } else {
1658                 /*
1659                  * Wire up the new PT page in the PD
1660                  */
1661                 vm_pindex_t pml4index;
1662                 vm_pindex_t pdpindex;
1663                 pml4_entry_t *pml4;
1664                 pdp_entry_t *pdp;
1665                 pd_entry_t *pd;
1666                 vm_page_t pdpg;
1667
1668                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1669                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1670
1671                 /*
1672                  * Locate the PDP page in the PML4, then the PD page in
1673                  * the PDP.  If either does not exist we simply recurse
1674                  * to allocate them.
1675                  *
1676                  * We can just recurse on the PD page as it will recurse
1677                  * on the PDP if necessary.
1678                  */
1679                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1680                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1681                         pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1682                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1683                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1684                 } else {
1685                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1686                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1687                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
1688                                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1689                         } else {
1690                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
1691                                 pdpg->hold_count++;
1692                         }
1693                 }
1694
1695                 /*
1696                  * Now fill in the pte in the PD.  If the pte already exists
1697                  * (again, if we raced the grab), unhold pdpg and unwire
1698                  * m, returning a held m.
1699                  *
1700                  * pdpg is left held (hold_count is incremented for
1701                  * each PT in the PD).
1702                  */
1703                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
1704                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1705                 if (*pd != 0) {
1706                         vm_page_unhold(pdpg);
1707                         if (--m->wire_count == 0)
1708                                 --vmstats.v_wire_count;
1709                         vm_page_wakeup(m);
1710                         return(m);
1711                 }
1712                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1713         }
1714
1715         /*
1716          * We successfully loaded a PDP, PD, or PTE.  Set the page table hint,
1717          * valid bits, mapped flag, unbusy, and we're done.
1718          */
1719         pmap->pm_ptphint = m;
1720         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1721
1722         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1723         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1724         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1725         vm_page_wakeup(m);
1726
1727         return (m);
1728 }
1729
1730 static
1731 vm_page_t
1732 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1733 {
1734         vm_pindex_t ptepindex;
1735         pd_entry_t *pd;
1736         vm_page_t m;
1737
1738         /*
1739          * Calculate pagetable page index
1740          */
1741         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1742
1743         /*
1744          * Get the page directory entry
1745          */
1746         pd = pmap_pde(pmap, va);
1747
1748         /*
1749          * This supports switching from a 2MB page to a
1750          * normal 4K page.
1751          */
1752         if (pd != NULL && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
1753                 panic("no promotion/demotion yet");
1754                 *pd = 0;
1755                 pd = NULL;
1756                 cpu_invltlb();
1757                 smp_invltlb();
1758         }
1759
1760         /*
1761          * If the page table page is mapped, we just increment the
1762          * hold count, and activate it.
1763          */
1764         if (pd != NULL && (*pd & PG_V) != 0) {
1765                 /* YYY hint is used here on i386 */
1766                 m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1767                 pmap->pm_ptphint = m;
1768                 m->hold_count++;
1769                 return m;
1770         }
1771         /*
1772          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1773          */
1774         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1775 }
1776
1777
1778 /***************************************************
1779  * Pmap allocation/deallocation routines.
1780  ***************************************************/
1781
1782 /*
1783  * Release any resources held by the given physical map.
1784  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1785  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1786  */
1787 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1788
1789 void
1790 pmap_release(struct pmap *pmap)
1791 {
1792         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1793         struct rb_vm_page_scan_info info;
1794
1795         KASSERT(pmap->pm_active == 0, ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1796 #if defined(DIAGNOSTIC)
1797         if (object->ref_count != 1)
1798                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1799 #endif
1800         
1801         info.pmap = pmap;
1802         info.object = object;
1803         crit_enter();
1804         lwkt_gettoken(&vm_token);
1805         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1806         crit_exit();
1807
1808         do {
1809                 crit_enter();
1810                 info.error = 0;
1811                 info.mpte = NULL;
1812                 info.limit = object->generation;
1813
1814                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1815                                         pmap_release_callback, &info);
1816                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1817                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1818                                 info.error = 1;
1819                 }
1820                 crit_exit();
1821         } while (info.error);
1822         lwkt_reltoken(&vm_token);
1823 }
1824
1825 static
1826 int
1827 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1828 {
1829         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1830
1831         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1832                 info->mpte = p;
1833                 return(0);
1834         }
1835         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1836                 info->error = 1;
1837                 return(-1);
1838         }
1839         if (info->object->generation != info->limit) {
1840                 info->error = 1;
1841                 return(-1);
1842         }
1843         return(0);
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1848  *
1849  * This routine is always called to validate any address space
1850  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
1851  * space below KERNBASE.
1852  */
1853 void
1854 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1855 {
1856         vm_paddr_t paddr;
1857         vm_offset_t ptppaddr;
1858         vm_page_t nkpg;
1859         pd_entry_t *pde, newpdir;
1860         pdp_entry_t newpdp;
1861         int update_kernel_vm_end;
1862
1863         crit_enter();
1864         lwkt_gettoken(&vm_token);
1865
1866         /*
1867          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
1868          */
1869         if (kernel_vm_end == 0) {
1870                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1871                 nkpt = 0;
1872                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
1873                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1874                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1875                         nkpt++;
1876                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1877                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1878                                 break;                       
1879                         }
1880                 }
1881         }
1882
1883         /*
1884          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
1885          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
1886          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
1887          */
1888         if (kstart < KERNBASE) {
1889                 if (kstart > kernel_vm_end)
1890                         kstart = kernel_vm_end;
1891                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
1892                 update_kernel_vm_end = 1;
1893         } else {
1894                 update_kernel_vm_end = 0;
1895         }
1896
1897         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1898         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1899
1900         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
1901                 kend = kernel_map.max_offset;
1902
1903         while (kstart < kend) {
1904                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kstart);
1905                 if (pde == NULL) {
1906                         /* We need a new PDP entry */
1907                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1908                                              VM_ALLOC_NORMAL |
1909                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
1910                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
1911                         if (nkpg == NULL) {
1912                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
1913                                       "kernel");
1914                         }
1915                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1916                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1917                                 pmap_zero_page(paddr);
1918                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1919                         newpdp = (pdp_entry_t)
1920                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1921                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kstart) = newpdp;
1922                         nkpt++;
1923                         continue; /* try again */
1924                 }
1925                 if ((*pde & PG_V) != 0) {
1926                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1927                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1928                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1929                                 kstart = kernel_map.max_offset;
1930                                 break;                       
1931                         }
1932                         continue;
1933                 }
1934
1935                 /*
1936                  * This index is bogus, but out of the way
1937                  */
1938                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1939                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1940                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1941                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1942                 if (nkpg == NULL)
1943                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1944
1945                 vm_page_wire(nkpg);
1946                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1947                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1948                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1949                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1950                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kstart) = newpdir;
1951                 nkpt++;
1952
1953                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1954                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1955
1956                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1957                         kstart = kernel_map.max_offset;
1958                         break;                       
1959                 }
1960         }
1961
1962         /*
1963          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
1964          */
1965         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
1966                 kernel_vm_end = kstart;
1967
1968         lwkt_reltoken(&vm_token);
1969         crit_exit();
1970 }
1971
1972 /*
1973  *      Retire the given physical map from service.
1974  *      Should only be called if the map contains
1975  *      no valid mappings.
1976  */
1977 void
1978 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1979 {
1980         int count;
1981
1982         if (pmap == NULL)
1983                 return;
1984
1985         lwkt_gettoken(&vm_token);
1986         count = --pmap->pm_count;
1987         if (count == 0) {
1988                 pmap_release(pmap);
1989                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1990         }
1991         lwkt_reltoken(&vm_token);
1992 }
1993
1994 /*
1995  *      Add a reference to the specified pmap.
1996  */
1997 void
1998 pmap_reference(pmap_t pmap)
1999 {
2000         if (pmap != NULL) {
2001                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2002                 pmap->pm_count++;
2003                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2004         }
2005 }
2006
2007 /***************************************************
2008 * page management routines.
2009  ***************************************************/
2010
2011 /*
2012  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
2013  * called from an interrupt.
2014  */
2015 static __inline
2016 void
2017 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
2018 {
2019         pv_entry_count--;
2020         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
2021         zfree(pvzone, pv);
2022 }
2023
2024 /*
2025  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2026  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
2027  */
2028 static
2029 pv_entry_t
2030 get_pv_entry(void)
2031 {
2032         pv_entry_count++;
2033         if (pv_entry_high_water &&
2034                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
2035                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
2036                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
2037                 wakeup(&vm_pages_needed);
2038         }
2039         return zalloc(pvzone);
2040 }
2041
2042 /*
2043  * This routine is very drastic, but can save the system
2044  * in a pinch.
2045  */
2046 void
2047 pmap_collect(void)
2048 {
2049         int i;
2050         vm_page_t m;
2051         static int warningdone=0;
2052
2053         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
2054                 return;
2055         lwkt_gettoken(&vm_token);
2056         if (warningdone < 5) {
2057                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
2058                 warningdone++;
2059         }
2060
2061         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
2062                 m = &vm_page_array[i];
2063                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
2064                     (m->flags & PG_BUSY))
2065                         continue;
2066                 pmap_remove_all(m);
2067         }
2068         pmap_pagedaemon_waken = 0;
2069         lwkt_reltoken(&vm_token);
2070 }
2071         
2072
2073 /*
2074  * If it is the first entry on the list, it is actually
2075  * in the header and we must copy the following entry up
2076  * to the header.  Otherwise we must search the list for
2077  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
2078  */
2079 static
2080 int
2081 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
2082                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
2083 {
2084         pv_entry_t pv;
2085         int rtval;
2086
2087         crit_enter();
2088         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
2089                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2090                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
2091                                 break;
2092                 }
2093         } else {
2094                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
2095                         if (va == pv->pv_va) 
2096                                 break;
2097                 }
2098         }
2099
2100         rtval = 0;
2101         KKASSERT(pv);
2102
2103         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2104         m->md.pv_list_count--;
2105         m->object->agg_pv_list_count--;
2106         KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2107         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2108                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2109         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2110         ++pmap->pm_generation;
2111         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
2112         free_pv_entry(pv);
2113
2114         crit_exit();
2115         return rtval;
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Create a pv entry for page at pa for
2120  * (pmap, va).
2121  */
2122 static
2123 void
2124 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
2125 {
2126         pv_entry_t pv;
2127
2128         crit_enter();
2129         pv = get_pv_entry();
2130         pv->pv_va = va;
2131         pv->pv_pmap = pmap;
2132         pv->pv_ptem = mpte;
2133
2134         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2135         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2136         ++pmap->pm_generation;
2137         m->md.pv_list_count++;
2138         m->object->agg_pv_list_count++;
2139
2140         crit_exit();
2141 }
2142
2143 /*
2144  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2145  */
2146 static
2147 int
2148 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2149         pmap_inval_info_t info)
2150 {
2151         pt_entry_t oldpte;
2152         vm_page_t m;
2153
2154         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2155         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2156         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2157         if (oldpte & PG_W)
2158                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2159         /*
2160          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2161          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
2162          * the SMP case.
2163          */
2164         if (oldpte & PG_G)
2165                 cpu_invlpg((void *)va);
2166         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2167         --pmap->pm_stats.resident_count;
2168         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2169                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
2170                 if (oldpte & PG_M) {
2171 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2172                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
2173                                 kprintf(
2174         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2175                                     va, oldpte);
2176                         }
2177 #endif
2178                         if (pmap_track_modified(va))
2179                                 vm_page_dirty(m);
2180                 }
2181                 if (oldpte & PG_A)
2182                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2183                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
2184         } else {
2185                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
2186         }
2187
2188         return 0;
2189 }
2190
2191 /*
2192  * pmap_remove_page:
2193  *
2194  *      Remove a single page from a process address space.
2195  *
2196  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2197  *      not kernel_pmap.
2198  */
2199 static
2200 void
2201 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
2202 {
2203         pt_entry_t *pte;
2204
2205         pte = pmap_pte(pmap, va);
2206         if (pte == NULL)
2207                 return;
2208         if ((*pte & PG_V) == 0)
2209                 return;
2210         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, info);
2211 }
2212
2213 /*
2214  * pmap_remove:
2215  *
2216  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2217  *
2218  *      It is assumed that the start and end are properly
2219  *      rounded to the page size.
2220  *
2221  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2222  *      not kernel_pmap.
2223  */
2224 void
2225 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2226 {
2227         vm_offset_t va_next;
2228         pml4_entry_t *pml4e;
2229         pdp_entry_t *pdpe;
2230         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2231         pt_entry_t *pte;
2232         struct pmap_inval_info info;
2233
2234         if (pmap == NULL)
2235                 return;
2236
2237         lwkt_gettoken(&vm_token);
2238         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2239                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2240                 return;
2241         }
2242
2243         pmap_inval_init(&info);
2244
2245         /*
2246          * special handling of removing one page.  a very
2247          * common operation and easy to short circuit some
2248          * code.
2249          */
2250         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2251                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2252                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
2253                         pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
2254                         pmap_inval_done(&info);
2255                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2256                         return;
2257                 }
2258         }
2259
2260         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2261                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2262                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2263                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2264                         if (va_next < sva)
2265                                 va_next = eva;
2266                         continue;
2267                 }
2268
2269                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2270                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2271                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2272                         if (va_next < sva)
2273                                 va_next = eva;
2274                         continue;
2275                 }
2276
2277                 /*
2278                  * Calculate index for next page table.
2279                  */
2280                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2281                 if (va_next < sva)
2282                         va_next = eva;
2283
2284                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2285                 ptpaddr = *pde;
2286
2287                 /*
2288                  * Weed out invalid mappings.
2289                  */
2290                 if (ptpaddr == 0)
2291                         continue;
2292
2293                 /*
2294                  * Check for large page.
2295                  */
2296                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2297                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2298                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2299                         *pde = 0;
2300                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2301                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2302                         continue;
2303                 }
2304
2305                 /*
2306                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2307                  * by the current page table page, or to the end of the
2308                  * range being removed.
2309                  */
2310                 if (va_next > eva)
2311                         va_next = eva;
2312
2313                 /*
2314                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2315                  */
2316                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2317                     sva += PAGE_SIZE) {
2318                         if (*pte == 0)
2319                                 continue;
2320                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &info))
2321                                 break;
2322                 }
2323         }
2324         pmap_inval_done(&info);
2325         lwkt_reltoken(&vm_token);
2326 }
2327
2328 /*
2329  * pmap_remove_all:
2330  *
2331  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2332  *      Reflects back modify bits to the pager.
2333  *
2334  *      This routine may not be called from an interrupt.
2335  */
2336
2337 static
2338 void
2339 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2340 {
2341         struct pmap_inval_info info;
2342         pt_entry_t *pte, tpte;
2343         pv_entry_t pv;
2344
2345         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2346                 return;
2347
2348         lwkt_gettoken(&vm_token);
2349         pmap_inval_init(&info);
2350         crit_enter();
2351         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2352                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2353                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2354
2355                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2356                 pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2357                 tpte = pte_load_clear(pte);
2358                 if (tpte & PG_W)
2359                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2360                 pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
2361                 if (tpte & PG_A)
2362                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2363
2364                 /*
2365                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2366                  */
2367                 if (tpte & PG_M) {
2368 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2369                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2370                                 kprintf(
2371         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2372                                     pv->pv_va, tpte);
2373                         }
2374 #endif
2375                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2376                                 vm_page_dirty(m);
2377                 }
2378                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2379                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2380                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2381                 m->md.pv_list_count--;
2382                 m->object->agg_pv_list_count--;
2383                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2384                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2385                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2386                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2387                 free_pv_entry(pv);
2388         }
2389         crit_exit();
2390         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2391         pmap_inval_done(&info);
2392         lwkt_reltoken(&vm_token);
2393 }
2394
2395 /*
2396  * pmap_protect:
2397  *
2398  *      Set the physical protection on the specified range of this map
2399  *      as requested.
2400  *
2401  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
2402  *      not the kernel_pmap.
2403  */
2404 void
2405 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2406 {
2407         vm_offset_t va_next;
2408         pml4_entry_t *pml4e;
2409         pdp_entry_t *pdpe;
2410         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2411         pt_entry_t *pte;
2412         pmap_inval_info info;
2413
2414         /* JG review for NX */
2415
2416         if (pmap == NULL)
2417                 return;
2418
2419         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2420                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2421                 return;
2422         }
2423
2424         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2425                 return;
2426
2427         lwkt_gettoken(&vm_token);
2428         pmap_inval_init(&info);
2429
2430         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2431
2432                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2433                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2434                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2435                         if (va_next < sva)
2436                                 va_next = eva;
2437                         continue;
2438                 }
2439
2440                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2441                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2442                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2443                         if (va_next < sva)
2444                                 va_next = eva;
2445                         continue;
2446                 }
2447
2448                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2449                 if (va_next < sva)
2450                         va_next = eva;
2451
2452                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2453                 ptpaddr = *pde;
2454
2455                 /*
2456                  * Check for large page.
2457                  */
2458                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2459                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2460                         *pde &= ~(PG_M|PG_RW);
2461                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2462                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2463                         continue;
2464                 }
2465
2466                 /*
2467                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2468                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2469                  */
2470                 if (ptpaddr == 0)
2471                         continue;
2472
2473                 if (va_next > eva)
2474                         va_next = eva;
2475
2476                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2477                      sva += PAGE_SIZE) {
2478                         pt_entry_t pbits;
2479                         pt_entry_t cbits;
2480                         vm_page_t m;
2481
2482                         /*
2483                          * XXX non-optimal.  Note also that there can be
2484                          * no pmap_inval_flush() calls until after we modify
2485                          * ptbase[sindex] (or otherwise we have to do another
2486                          * pmap_inval_add() call).
2487                          */
2488                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, sva);
2489 again:
2490                         pbits = *pte;
2491                         cbits = pbits;
2492                         if ((pbits & PG_V) == 0) {
2493                                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2494                                 continue;
2495                         }
2496                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2497                                 m = NULL;
2498                                 if (pbits & PG_A) {
2499                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2500                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2501                                         cbits &= ~PG_A;
2502                                 }
2503                                 if (pbits & PG_M) {
2504                                         if (pmap_track_modified(sva)) {
2505                                                 if (m == NULL)
2506                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2507                                                 vm_page_dirty(m);
2508                                                 cbits &= ~PG_M;
2509                                         }
2510                                 }
2511                         }
2512                         cbits &= ~PG_RW;
2513                         if (pbits != cbits &&
2514                             !atomic_cmpset_long(pte, pbits, cbits)) {
2515                                 goto again;
2516                         }
2517                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2518                 }
2519         }
2520         pmap_inval_done(&info);
2521         lwkt_reltoken(&vm_token);
2522 }
2523
2524 /*
2525  *      Insert the given physical page (p) at
2526  *      the specified virtual address (v) in the
2527  *      target physical map with the protection requested.
2528  *
2529  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2530  *      that the related pte can not be reclaimed.
2531  *
2532  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2533  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2534  *      insert this page into the given map NOW.
2535  */
2536 void
2537 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2538            boolean_t wired)
2539 {
2540         vm_paddr_t pa;
2541         pd_entry_t *pde;
2542         pt_entry_t *pte;
2543         vm_paddr_t opa;
2544         pt_entry_t origpte, newpte;
2545         vm_page_t mpte;
2546         pmap_inval_info info;
2547
2548         if (pmap == NULL)
2549                 return;
2550
2551         va = trunc_page(va);
2552 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2553         if (va >= KvaEnd)
2554                 panic("pmap_enter: toobig");
2555         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2556                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)", va);
2557 #endif
2558         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2559                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2560 #ifdef DDB
2561                 db_print_backtrace();
2562 #endif
2563         }
2564         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2565                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2566 #ifdef DDB
2567                 db_print_backtrace();
2568 #endif
2569         }
2570
2571         lwkt_gettoken(&vm_token);
2572
2573         /*
2574          * In the case that a page table page is not
2575          * resident, we are creating it here.
2576          */
2577         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2578                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2579         else
2580                 mpte = NULL;
2581
2582         pmap_inval_init(&info);
2583         pde = pmap_pde(pmap, va);
2584         if (pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0) {
2585                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2586                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2587                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2588         } else
2589                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2590
2591         KKASSERT(pte != NULL);
2592         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2593         origpte = *pte;
2594         opa = origpte & PG_FRAME;
2595
2596         /*
2597          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2598          */
2599         if (origpte && (opa == pa)) {
2600                 /*
2601                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2602                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2603                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2604                  * the PT page will be also.
2605                  */
2606                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2607                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2608                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2609                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2610
2611 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2612                 if (pmap_nw_modified(origpte)) {
2613                         kprintf(
2614         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2615                             va, origpte);
2616                 }
2617 #endif
2618
2619                 /*
2620                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2621                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2622                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2623                  * bits below.
2624                  */
2625                 if (mpte)
2626                         mpte->hold_count--;
2627
2628                 /*
2629                  * We might be turning off write access to the page,
2630                  * so we go ahead and sense modify status.
2631                  */
2632                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2633                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2634                                 vm_page_t om;
2635                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2636                                 vm_page_dirty(om);
2637                         }
2638                         pa |= PG_MANAGED;
2639                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2640                 }
2641                 goto validate;
2642         } 
2643         /*
2644          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2645          * handle validating new mapping.
2646          */
2647         while (opa) {
2648                 int err;
2649                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2650                 if (err)
2651                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2652                 origpte = *pte;
2653                 opa = origpte & PG_FRAME;
2654                 if (opa) {
2655                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2656                                 pmap, (void *)va);
2657                 }
2658         }
2659
2660         /*
2661          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2662          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2663          * called at interrupt time.
2664          */
2665         if (pmap_initialized && 
2666             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2667                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2668                 pa |= PG_MANAGED;
2669                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2670         }
2671
2672         /*
2673          * Increment counters
2674          */
2675         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2676         if (wired)
2677                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2678
2679 validate:
2680         /*
2681          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2682          */
2683         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2684
2685         if (wired)
2686                 newpte |= PG_W;
2687         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2688                 newpte |= PG_U;
2689         if (pmap == &kernel_pmap)
2690                 newpte |= pgeflag;
2691
2692         /*
2693          * if the mapping or permission bits are different, we need
2694          * to update the pte.
2695          */
2696         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2697                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
2698                 *pte = newpte | PG_A;
2699                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2700                 if (newpte & PG_RW)
2701                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2702         }
2703         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2704         pmap_inval_done(&info);
2705         lwkt_reltoken(&vm_token);
2706 }
2707
2708 /*
2709  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2710  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2711  * VA.
2712  *
2713  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2714  */
2715 void
2716 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2717 {
2718         pt_entry_t *pte;
2719         vm_paddr_t pa;
2720         vm_page_t mpte;
2721         vm_pindex_t ptepindex;
2722         pd_entry_t *ptepa;
2723         pmap_inval_info info;
2724
2725         lwkt_gettoken(&vm_token);
2726         pmap_inval_init(&info);
2727
2728         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2729                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2730 #ifdef DDB
2731                 db_print_backtrace();
2732 #endif
2733         }
2734         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2735                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2736 #ifdef DDB
2737                 db_print_backtrace();
2738 #endif
2739         }
2740
2741         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2742
2743         /*
2744          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2745          *
2746          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2747          * section following.
2748          */
2749         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2750                 /*
2751                  * Calculate pagetable page index
2752                  */
2753                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2754
2755                 do {
2756                         /*
2757                          * Get the page directory entry
2758                          */
2759                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2760
2761                         /*
2762                          * If the page table page is mapped, we just increment
2763                          * the hold count, and activate it.
2764                          */
2765                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
2766                                 if (*ptepa & PG_PS)
2767                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2768 //                              if (pmap->pm_ptphint &&
2769 //                                  (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2770 //                                      mpte = pmap->pm_ptphint;
2771 //                              } else {
2772                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2773                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2774 //                              }
2775                                 if (mpte)
2776                                         mpte->hold_count++;
2777                         } else {
2778                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2779                         }
2780                 } while (mpte == NULL);
2781         } else {
2782                 mpte = NULL;
2783                 /* this code path is not yet used */
2784         }
2785
2786         /*
2787          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2788          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2789          * we do not disturb it.
2790          */
2791         pte = vtopte(va);
2792         if (*pte & PG_V) {
2793                 if (mpte)
2794                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, &info);
2795                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2796                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2797                 pmap_inval_done(&info);
2798                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2799                 return;
2800         }
2801
2802         /*
2803          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2804          */
2805         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2806                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2807                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2808         }
2809
2810         /*
2811          * Increment counters
2812          */
2813         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2814
2815         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2816
2817         /*
2818          * Now validate mapping with RO protection
2819          */
2820         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2821                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2822         else
2823                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2824 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2825         pmap_inval_done(&info);
2826         lwkt_reltoken(&vm_token);
2827 }
2828
2829 /*
2830  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2831  * to be used for panic dumps.
2832  */
2833 /* JG Needed on x86_64? */
2834 void *
2835 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2836 {
2837         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2838         return ((void *)crashdumpmap);
2839 }
2840
2841 #define MAX_INIT_PT (96)
2842
2843 /*
2844  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2845  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2846  * immediately after an mmap.
2847  */
2848 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2849
2850 void
2851 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2852                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2853                     vm_size_t size, int limit)
2854 {
2855         struct rb_vm_page_scan_info info;
2856         struct lwp *lp;
2857         vm_size_t psize;
2858
2859         /*
2860          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2861          * or object.
2862          */
2863         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2864                 return;
2865
2866         /*
2867          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2868          */
2869         lp = curthread->td_lwp;
2870         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2871                 return;
2872
2873         psize = x86_64_btop(size);
2874
2875         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2876                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2877                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2878                 return;
2879         }
2880
2881         if (psize + pindex > object->size) {
2882                 if (object->size < pindex)
2883                         return;           
2884                 psize = object->size - pindex;
2885         }
2886
2887         if (psize == 0)
2888                 return;
2889
2890         /*
2891          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2892          * any valid pages found into the pmap.
2893          *
2894          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2895          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2896          */
2897         info.start_pindex = pindex;
2898         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2899         info.limit = limit;
2900         info.mpte = NULL;
2901         info.addr = addr;
2902         info.pmap = pmap;
2903
2904         crit_enter();
2905         lwkt_gettoken(&vm_token);
2906         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2907                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2908         lwkt_reltoken(&vm_token);
2909         crit_exit();
2910 }
2911
2912 static
2913 int
2914 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2915 {
2916         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2917         vm_pindex_t rel_index;
2918         /*
2919          * don't allow an madvise to blow away our really
2920          * free pages allocating pv entries.
2921          */
2922         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2923                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2924                     return(-1);
2925         }
2926         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2927             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2928                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2929                         vm_page_deactivate(p);
2930                 vm_page_busy(p);
2931                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2932                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2933                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2934                 vm_page_wakeup(p);
2935         }
2936         return(0);
2937 }
2938
2939 /*
2940  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2941  * pre-fault the specified address.
2942  *
2943  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2944  * pte is already loaded into the slot.
2945  */
2946 int
2947 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2948 {
2949         pt_entry_t *pte;
2950         pd_entry_t *pde;
2951         int ret;
2952
2953         lwkt_gettoken(&vm_token);
2954         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2955         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2956                 ret = 0;
2957         } else {
2958                 pte = vtopte(addr);
2959                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2960         }
2961         lwkt_reltoken(&vm_token);
2962         return(ret);
2963 }
2964
2965 /*
2966  *      Routine:        pmap_change_wiring
2967  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2968  *                      pair.
2969  *      In/out conditions:
2970  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2971  */
2972 void
2973 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2974 {
2975         pt_entry_t *pte;
2976
2977         if (pmap == NULL)
2978                 return;
2979
2980         lwkt_gettoken(&vm_token);
2981         pte = pmap_pte(pmap, va);
2982
2983         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2984                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2985         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2986                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2987
2988         /*
2989          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2990          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2991          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2992          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2993          * wiring changes.
2994          */
2995 #ifdef SMP
2996         if (wired)
2997                 atomic_set_long(pte, PG_W);
2998         else
2999                 atomic_clear_long(pte, PG_W);
3000 #else
3001         if (wired)
3002                 atomic_set_long_nonlocked(pte, PG_W);
3003         else
3004                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_W);
3005 #endif
3006         lwkt_reltoken(&vm_token);
3007 }
3008
3009
3010
3011 /*
3012  *      Copy the range specified by src_addr/len
3013  *      from the source map to the range dst_addr/len
3014  *      in the destination map.
3015  *
3016  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3017  */
3018 void
3019 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
3020           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
3021 {
3022         return;
3023 #if 0
3024         pmap_inval_info info;
3025         vm_offset_t addr;
3026         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3027         vm_offset_t pdnxt;
3028         pd_entry_t src_frame, dst_frame;
3029         vm_page_t m;
3030
3031         if (dst_addr != src_addr)
3032                 return;
3033 #if JGPMAP32
3034         src_frame = src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
3035         if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME)) {
3036                 return;
3037         }
3038
3039         dst_frame = dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
3040         if (dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)) {
3041                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
3042                 /* The page directory is not shared between CPUs */
3043                 cpu_invltlb();
3044         }
3045 #endif
3046         pmap_inval_init(&info);
3047         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
3048         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
3049
3050         /*
3051          * critical section protection is required to maintain the page/object
3052          * association, interrupts can free pages and remove them from 
3053          * their objects.
3054          */
3055         crit_enter();
3056         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3057                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3058                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3059                 vm_offset_t srcptepaddr;
3060                 vm_pindex_t ptepindex;
3061
3062                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
3063                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
3064
3065                 /*
3066                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
3067                  * way below the low water mark of free pages or way
3068                  * above high water mark of used pv entries.
3069                  */
3070                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
3071                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3072                         break;
3073                 
3074                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
3075                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3076
3077 #if JGPMAP32
3078                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3079 #endif
3080                 if (srcptepaddr == 0)
3081                         continue;
3082                         
3083                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3084 #if JGPMAP32
3085                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3086                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
3087                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3088                         }
3089 #endif
3090                         continue;
3091                 }
3092
3093                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
3094                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
3095                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
3096                         continue;
3097                 }
3098
3099                 if (pdnxt > end_addr)
3100                         pdnxt = end_addr;
3101
3102                 src_pte = vtopte(addr);
3103 #if JGPMAP32
3104                 dst_pte = avtopte(addr);
3105 #endif
3106                 while (addr < pdnxt) {
3107                         pt_entry_t ptetemp;
3108
3109                         ptetemp = *src_pte;
3110                         /*
3111                          * we only virtual copy managed pages
3112                          */
3113                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3114                                 /*
3115                                  * We have to check after allocpte for the
3116                                  * pte still being around...  allocpte can
3117                                  * block.
3118                                  *
3119                                  * pmap_allocpte() can block.  If we lose
3120                                  * our page directory mappings we stop.
3121                                  */
3122                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
3123
3124 #if JGPMAP32
3125                                 if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME) ||
3126                                     dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)
3127                                 ) {
3128                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: detected and corrected race\n");
3129                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3130                                         goto failed;
3131                                 } else if ((*dst_pte == 0) &&
3132                                            (ptetemp = *src_pte) != 0 &&
3133                                            (ptetemp & PG_MANAGED)) {
3134                                         /*
3135                                          * Clear the modified and
3136                                          * accessed (referenced) bits
3137                                          * during the copy.
3138                                          */
3139                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
3140                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
3141                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
3142                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
3143                                                 dstmpte, m);
3144                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
3145                                 } else {
3146                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: dst_pte race detected and corrected\n");
3147                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3148                                         goto failed;
3149                                 }
3150 #endif
3151                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
3152                                         break;
3153                         }
3154                         addr += PAGE_SIZE;
3155                         src_pte++;
3156                         dst_pte++;
3157                 }
3158         }
3159 failed:
3160         crit_exit();
3161         pmap_inval_done(&info);
3162 #endif
3163 }       
3164
3165 /*
3166  * pmap_zero_page:
3167  *
3168  *      Zero the specified physical page.
3169  *
3170  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
3171  *      required.
3172  */
3173 void
3174 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
3175 {
3176         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3177
3178         pagezero((void *)va);
3179 }
3180
3181 /*
3182  * pmap_page_assertzero:
3183  *
3184  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
3185  */
3186 void
3187 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
3188 {
3189         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
3190         int i;
3191
3192         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(long)) {
3193             if (*(long *)((char *)virt + i) != 0) {
3194                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n", (void *)virt);
3195             }
3196         }
3197 }
3198
3199 /*
3200  * pmap_zero_page:
3201  *
3202  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
3203  *      its contents with bzero.
3204  *
3205  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3206  */
3207 void
3208 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
3209 {
3210         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
3211
3212         bzero((char *)virt + off, size);
3213 }
3214
3215 /*
3216  * pmap_copy_page:
3217  *
3218  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3219  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3220  *      is required.
3221  */
3222 void
3223 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
3224 {
3225         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3226
3227         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3228         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3229         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
3230 }
3231
3232 /*
3233  * pmap_copy_page_frag:
3234  *
3235  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3236  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3237  *      is required.
3238  */
3239 void
3240 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
3241 {
3242         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3243
3244         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3245         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3246
3247         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
3248               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
3249               bytes);
3250 }
3251
3252 /*
3253  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3254  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3255  * be changed upwards or downwards in the future; it
3256  * is only necessary that true be returned for a small
3257  * subset of pmaps for proper page aging.
3258  */
3259 boolean_t
3260 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3261 {
3262         pv_entry_t pv;
3263         int loops = 0;
3264
3265         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3266                 return FALSE;
3267
3268         crit_enter();
3269         lwkt_gettoken(&vm_token);
3270
3271         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3272                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
3273                         lwkt_reltoken(&vm_token);
3274                         crit_exit();
3275                         return TRUE;
3276                 }
3277                 loops++;
3278                 if (loops >= 16)
3279                         break;
3280         }
3281         lwkt_reltoken(&vm_token);
3282         crit_exit();
3283         return (FALSE);
3284 }
3285
3286 /*
3287  * Remove all pages from specified address space
3288  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3289  * is special cased for current process only, but
3290  * can have the more generic (and slightly slower)
3291  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3292  * in the case of running down an entire address space.
3293  */
3294 void
3295 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3296 {
3297         struct lwp *lp;
3298         pt_entry_t *pte, tpte;
3299         pv_entry_t pv, npv;
3300         vm_page_t m;
3301         pmap_inval_info info;
3302         int iscurrentpmap;
3303         int save_generation;
3304
3305         lp = curthread->td_lwp;
3306         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3307                 iscurrentpmap = 1;
3308         else
3309                 iscurrentpmap = 0;
3310
3311         lwkt_gettoken(&vm_token);
3312         pmap_inval_init(&info);
3313         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3314                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3315                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3316                         continue;
3317                 }
3318
3319                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3320
3321                 if (iscurrentpmap)
3322                         pte = vtopte(pv->pv_va);
3323                 else
3324                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3325                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
3326
3327                 /*
3328                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3329                  * at this time
3330                  */
3331                 if (*pte & PG_W) {
3332                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3333                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3334                         continue;
3335                 }
3336                 tpte = pte_load_clear(pte);
3337
3338                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3339
3340                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3341                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
3342
3343                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3344                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3345                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3346
3347                 /*
3348                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3349                  */
3350                 if (tpte & PG_M) {
3351                         vm_page_dirty(m);
3352                 }
3353
3354                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3355                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3356                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3357
3358                 m->md.pv_list_count--;
3359                 m->object->agg_pv_list_count--;
3360                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3361                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3362                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3363
3364                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
3365                 free_pv_entry(pv);
3366
3367                 /*
3368                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3369                  * calls and other removals were made.
3370                  */
3371                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3372                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3373                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3374                 }
3375         }
3376         pmap_inval_done(&info);
3377         lwkt_reltoken(&vm_token);
3378 }
3379
3380 /*
3381  * pmap_testbit tests bits in pte's
3382  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
3383  * and a lot of things compile-time evaluate.
3384  */
3385 static
3386 boolean_t
3387 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3388 {
3389         pv_entry_t pv;
3390         pt_entry_t *pte;
3391
3392         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3393                 return FALSE;
3394
3395         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3396                 return FALSE;
3397
3398         crit_enter();
3399
3400         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3401                 /*
3402                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3403                  * mark clean_map and ptes as never
3404                  * modified.
3405                  */
3406                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3407                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3408                                 continue;
3409                 }
3410
3411 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3412                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3413                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3414                         continue;
3415                 }
3416 #endif
3417                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3418                 if (*pte & bit) {
3419                         crit_exit();
3420                         return TRUE;
3421                 }
3422         }
3423         crit_exit();
3424         return (FALSE);
3425 }
3426
3427 /*
3428  * this routine is used to modify bits in ptes
3429  */
3430 static __inline
3431 void
3432 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3433 {
3434         struct pmap_inval_info info;
3435         pv_entry_t pv;
3436         pt_entry_t *pte;
3437         pt_entry_t pbits;
3438
3439         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3440                 return;
3441
3442         pmap_inval_init(&info);
3443
3444         /*
3445          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3446          * setting RO do we need to clear the VAC?
3447          */
3448         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3449                 /*
3450                  * don't write protect pager mappings
3451                  */
3452                 if (bit == PG_RW) {
3453                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3454                                 continue;
3455                 }
3456
3457 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3458                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3459                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3460                         continue;
3461                 }
3462 #endif
3463
3464                 /*
3465                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3466                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3467                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3468                  *
3469                  * We do not have to force synchronization when clearing
3470                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3471                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3472                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3473                  */
3474                 if (bit & PG_RW)
3475                         pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3476                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3477 again:
3478                 pbits = *pte;
3479                 if (pbits & bit) {
3480                         if (bit == PG_RW) {
3481                                 if (pbits & PG_M) {
3482                                         vm_page_dirty(m);
3483                                         atomic_clear_long(pte, PG_M|PG_RW);
3484                                 } else {
3485                                         /*
3486                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3487                                          * simultaniously with our clearing
3488                                          * of PG_RW.
3489                                          */
3490                                         if (!atomic_cmpset_long(pte, pbits,
3491                                                                pbits & ~PG_RW))
3492                                                 goto again;
3493                                 }
3494                         } else if (bit == PG_M) {
3495                                 /*
3496                                  * We could also clear PG_RW here to force
3497                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3498                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3499                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3500                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3501                                  * virtual page tables.
3502                                  */
3503                                 atomic_clear_long(pte, PG_M);
3504                         } else {
3505                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3506                         }
3507                 }
3508                 if (bit & PG_RW)
3509                         pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
3510         }
3511         pmap_inval_done(&info);
3512 }
3513
3514 /*
3515  *      pmap_page_protect:
3516  *
3517  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3518  */
3519 void
3520 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3521 {
3522         /* JG NX support? */
3523         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3524                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3525                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3526                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3527                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3528                 } else {
3529                         pmap_remove_all(m);
3530                 }
3531                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3532         }
3533 }
3534
3535 vm_paddr_t
3536 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3537 {
3538         return (x86_64_ptob(ppn));
3539 }
3540
3541 /*
3542  *      pmap_ts_referenced:
3543  *
3544  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3545  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3546  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3547  *      reference bits set.
3548  *
3549  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3550  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3551  *      optimal aging of shared pages.
3552  */
3553 int
3554 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3555 {
3556         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3557         pt_entry_t *pte;
3558         int rtval = 0;
3559
3560         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3561                 return (rtval);
3562
3563         crit_enter();
3564         lwkt_gettoken(&vm_token);
3565
3566         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3567
3568                 pvf = pv;
3569
3570                 do {
3571                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3572
3573                         crit_enter();
3574                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3575                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3576                         crit_exit();
3577
3578                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3579                                 continue;
3580
3581                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3582
3583                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3584 #ifdef SMP
3585                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
3586 #else
3587                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_A);
3588 #endif
3589                                 rtval++;
3590                                 if (rtval > 4) {
3591                                         break;
3592                                 }
3593                         }
3594                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3595         }
3596         lwkt_reltoken(&vm_token);
3597         crit_exit();
3598
3599         return (rtval);
3600 }
3601
3602 /*
3603  *      pmap_is_modified:
3604  *
3605  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3606  *      in any physical maps.
3607  */
3608 boolean_t
3609 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3610 {
3611         boolean_t res;
3612
3613         lwkt_gettoken(&vm_token);
3614         res = pmap_testbit(m, PG_M);
3615         lwkt_reltoken(&vm_token);
3616         return (res);
3617 }
3618
3619 /*
3620  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3621  */
3622 void
3623 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3624 {
3625         lwkt_gettoken(&vm_token);
3626         pmap_clearbit(m, PG_M);
3627         lwkt_reltoken(&vm_token);
3628 }
3629
3630 /*
3631  *      pmap_clear_reference:
3632  *
3633  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3634  */
3635 void
3636 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3637 {
3638         lwkt_gettoken(&vm_token);
3639         pmap_clearbit(m, PG_A);
3640         lwkt_reltoken(&vm_token);
3641 }
3642
3643 /*
3644  * Miscellaneous support routines follow
3645  */
3646
3647 static
3648 void
3649 i386_protection_init(void)
3650 {
3651         int *kp, prot;
3652
3653         /* JG NX support may go here; No VM_PROT_EXECUTE ==> set NX bit  */
3654         kp = protection_codes;
3655         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3656                 switch (prot) {
3657                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3658                         /*
3659                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3660                          * so just make it readable.
3661                          */
3662                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3663                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3664                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3665                         *kp++ = 0;
3666                         break;
3667                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3668                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3669                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3670                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3671                         *kp++ = PG_RW;
3672                         break;
3673                 }
3674         }
3675 }
3676
3677 /*
3678  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3679  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3680  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3681  * NOT real memory.
3682  *
3683  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3684  * a time.
3685  */
3686 void *
3687 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3688 {
3689         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3690         pt_entry_t *pte;
3691
3692         offset = pa & PAGE_MASK;
3693         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3694
3695         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3696         if (va == 0)
3697                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3698
3699         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3700         for (tmpva = va; size > 0;) {
3701                 pte = vtopte(tmpva);
3702                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3703                 size -= PAGE_SIZE;
3704                 tmpva += PAGE_SIZE;
3705                 pa += PAGE_SIZE;
3706         }
3707         cpu_invltlb();
3708         smp_invltlb();
3709
3710         return ((void *)(va + offset));
3711 }
3712
3713 void *
3714 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3715 {
3716         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3717         pt_entry_t *pte;
3718
3719         offset = pa & PAGE_MASK;
3720         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3721
3722         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3723         if (va == 0)
3724                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3725
3726         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3727         for (tmpva = va; size > 0;) {
3728                 pte = vtopte(tmpva);
3729                 *pte = pa | PG_RW | PG_V | PG_N; /* | pgeflag; */
3730                 size -= PAGE_SIZE;
3731                 tmpva += PAGE_SIZE;
3732                 pa += PAGE_SIZE;
3733         }
3734         cpu_invltlb();
3735         smp_invltlb();
3736
3737         return ((void *)(va + offset));
3738 }
3739
3740 void
3741 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3742 {
3743         vm_offset_t base, offset;
3744
3745         base = va & ~PAGE_MASK;
3746         offset = va & PAGE_MASK;
3747         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3748         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3749         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3750 }
3751
3752 /*
3753  * perform the pmap work for mincore
3754  */
3755 int
3756 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3757 {
3758         pt_entry_t *ptep, pte;
3759         vm_page_t m;
3760         int val = 0;
3761         
3762         lwkt_gettoken(&vm_token);
3763         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3764
3765         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3766                 vm_offset_t pa;
3767
3768                 val = MINCORE_INCORE;
3769                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3770                         goto done;
3771
3772                 pa = pte & PG_FRAME;
3773
3774                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3775
3776                 /*
3777                  * Modified by us
3778                  */
3779                 if (pte & PG_M)
3780                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3781                 /*
3782                  * Modified by someone
3783                  */
3784                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3785                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3786                 /*
3787                  * Referenced by us
3788                  */
3789                 if (pte & PG_A)
3790                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3791
3792                 /*
3793                  * Referenced by someone
3794                  */
3795                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3796                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3797                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3798                 }
3799         } 
3800 done:
3801         lwkt_reltoken(&vm_token);
3802         return val;
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3807  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3808  *
3809  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
3810  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3811  */
3812 void
3813 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3814 {
3815         struct vmspace *oldvm;
3816         struct lwp *lp;
3817
3818         crit_enter();
3819         oldvm = p->p_vmspace;
3820         if (oldvm != newvm) {
3821                 p->p_vmspace = newvm;
3822                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3823                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3824                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3825                 if (adjrefs) {
3826                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3827                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3828                 }
3829         }
3830         crit_exit();
3831 }
3832
3833 /*
3834  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3835  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3836  * on a per-lwp basis.
3837  */
3838 void
3839 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3840 {
3841         struct vmspace *oldvm;
3842         struct pmap *pmap;
3843
3844         crit_enter();
3845         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3846
3847         if (oldvm != newvm) {
3848                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3849                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3850                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3851 #if defined(SMP)
3852                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3853                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3854                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3855 #else
3856                         pmap->pm_active |= 1;
3857 #endif
3858 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3859                         tlb_flush_count++;
3860 #endif
3861                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
3862                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 |= PG_RW | PG_U | PG_V;
3863                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3864                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3865 #if defined(SMP)
3866                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3867 #else
3868                         pmap->pm_active &= ~1;
3869 #endif
3870                 }
3871         }
3872         crit_exit();
3873 }
3874
3875 #ifdef SMP
3876
3877 /*
3878  * Called when switching to a locked pmap
3879  */
3880 void
3881 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
3882 {
3883         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
3884
3885         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3886                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3887                         cpu_pause();
3888                         cpu_ccfence();
3889                         lwkt_process_ipiq();
3890                 }
3891         }
3892 }
3893
3894 #endif
3895
3896 vm_offset_t
3897 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3898 {
3899
3900         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3901                 return addr;
3902         }
3903
3904         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3905         return addr;
3906 }
3907
3908 /*
3909  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3910  */
3911 vm_page_t
3912 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3913 {
3914         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*vtopte(va) & PG_FRAME));
3915 }