]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - 6/sys/i386/xen/pmap.c
merge fix for boot-time hang on centos' xen
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 6 / sys / i386 / xen / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.h"
109 #include "opt_xbox.h"
110
111 #include <sys/param.h>
112 #include <sys/systm.h>
113 #include <sys/kernel.h>
114 #include <sys/ktr.h>
115 #include <sys/lock.h>
116 #include <sys/malloc.h>
117 #include <sys/mman.h>
118 #include <sys/msgbuf.h>
119 #include <sys/mutex.h>
120 #include <sys/proc.h>
121 #include <sys/sx.h>
122 #include <sys/vmmeter.h>
123 #include <sys/sched.h>
124 #include <sys/sysctl.h>
125 #include <sys/syslog.h>
126 #ifdef SMP
127 #include <sys/smp.h>
128 #endif
129
130 #ifdef XBOX
131 #include <machine/xbox.h>
132 #endif
133
134 #include <vm/vm.h>
135 #include <vm/vm_param.h>
136 #include <vm/vm_kern.h>
137 #include <vm/vm_page.h>
138 #include <vm/vm_map.h>
139 #include <vm/vm_object.h>
140 #include <vm/vm_extern.h>
141 #include <vm/vm_pageout.h>
142 #include <vm/vm_pager.h>
143 #include <vm/uma.h>
144
145 #ifdef XEN
146 #include <xen/interface/xen.h>
147 #include <machine/xen/hypervisor.h>
148 #include <machine/xen/hypercall.h>
149 #include <machine/xen/xenvar.h>
150 #include <machine/xen/xenfunc.h>
151 #endif
152
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161
162 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
163 #define CPU_ENABLE_SSE
164 #endif
165
166 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
167 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
168 #endif
169
170 #define PMAP_DIAGNOSTIC
171
172 #if defined(DIAGNOSTIC)
173 #define PMAP_DIAGNOSTIC
174 #endif
175
176 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
177 #define PMAP_INLINE __inline
178 #else
179 #define PMAP_INLINE
180 #endif
181
182 /*
183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
184  */
185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
187
188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193
194 #ifndef XEN
195 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
196     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
197 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
198 #endif
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
202 static struct pmaplist allpmaps;
203 static struct mtx allpmaps_lock;
204
205 vm_paddr_t avail_end;   /* PA of last available physical page */
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 int nkpt;
212 vm_offset_t kernel_vm_end;
213 extern u_int32_t KERNend;
214
215 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
216 static uma_zone_t pdptzone;
217 #endif
218
219 /*
220  * Data for the pv entry allocation mechanism
221  */
222 static uma_zone_t pvzone;
223 static struct vm_object pvzone_obj;
224 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
225 int pmap_pagedaemon_waken;
226
227 /*
228  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
229  */
230 struct sysmaps {
231         struct  mtx lock;
232         pt_entry_t *CMAP1;
233         pt_entry_t *CMAP2;
234         caddr_t CADDR1;
235         caddr_t CADDR2;
236 };
237 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
238 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
239 static pt_entry_t *CMAP3;
240 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
241 static caddr_t CADDR3;
242 struct msgbuf *msgbufp = 0;
243
244 /*
245  * Crashdump maps.
246  */
247 static caddr_t crashdumpmap;
248
249 #ifdef SMP
250 extern pt_entry_t *SMPpt;
251 #endif
252 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
253 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
254 #ifdef SMP
255 static int PMAP1cpu;
256 static int PMAP1changedcpu;
257 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
258            &PMAP1changedcpu, 0,
259            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
260 #endif
261 static int PMAP1changed;
262 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
263            &PMAP1changed, 0,
264            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
265 static int PMAP1unchanged;
266 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
267            &PMAP1unchanged, 0,
268            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
269 static struct mtx PMAP2mutex;
270
271 static PMAP_INLINE void free_pv_entry(pv_entry_t pv);
272 static pv_entry_t get_pv_entry(void);
273 static void     pmap_clear_ptes(vm_page_t m, int bit);
274
275 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
276     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
277 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
278     vm_page_t *free);
279 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
280 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
281                                         vm_offset_t va);
282 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
283 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
284     vm_page_t m);
285
286 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
287
288 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
289 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
290 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
291 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
292 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
293 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
294 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
295 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
296 #endif
297
298 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
299 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
300
301 /*
302  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
303  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
304  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
305  */
306 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
307
308 static __inline void
309 pagezero(void *page)
310 {
311 #if defined(I686_CPU)
312         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
313 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
314                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
315                         sse2_pagezero(page);
316                 else
317 #endif
318                         i686_pagezero(page);
319         } else
320 #endif
321                 bzero(page, PAGE_SIZE);
322 }
323
324 void 
325 pd_set(struct pmap *pmap, int ptepindex, vm_paddr_t val, int type)
326 {
327         vm_paddr_t pdir_ma = vtomach(&pmap->pm_pdir[ptepindex]);
328         
329         switch (type) {
330         case SH_PD_SET_VA:
331 #if 0           
332                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
333                                     xpmap_ptom(val & ~(PG_RW)));
334 #endif          
335                 xen_queue_pt_update(pdir_ma,
336                                     xpmap_ptom(val));   
337                 break;
338         case SH_PD_SET_VA_MA:
339 #if 0           
340                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
341                                     val & ~(PG_RW));
342 #endif          
343                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, val);      
344                 break;
345         case SH_PD_SET_VA_CLEAR:
346 #if 0
347                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma, 0);
348 #endif          
349                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, 0);        
350                 break;
351         }
352 }
353
354 /*
355  * Move the kernel virtual free pointer to the next
356  * 4MB.  This is used to help improve performance
357  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
358  * (.text, .data, .bss)
359  */
360 static vm_offset_t
361 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
362 {
363         vm_offset_t newaddr = addr;
364
365 #ifndef DISABLE_PSE
366         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
367                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
368 #endif
369         return newaddr;
370 }
371
372 /*
373  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
374  *
375  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
376  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
377  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
378  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
379  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
380  *      (physical) address starting relative to 0]
381  */
382 void
383 pmap_bootstrap(firstaddr, loadaddr)
384         vm_paddr_t firstaddr;
385         vm_paddr_t loadaddr;
386 {
387         vm_offset_t va;
388         pt_entry_t *pte, *unused;
389         struct sysmaps *sysmaps;
390         int i;
391
392         /*
393          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
394          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
395          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
396          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
397          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
398          * in this calculation.
399          */
400         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
401         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
402
403         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
404
405         /*
406          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
407          */
408         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
409         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
410 #ifdef PAE
411         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
412 #endif
413         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
414         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
415         LIST_INIT(&allpmaps);
416         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
417         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
418         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
419         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
420         nkpt = NKPT;
421
422         /*
423          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
424          * mapping of pages.
425          */
426 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
427         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
428
429         va = virtual_avail;
430         pte = vtopte(va);
431
432         /*
433          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
434          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
435          */
436         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
437                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
438                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
439                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
440                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
441         }
442         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
443         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
444 #ifdef XEN
445         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
446 #else 
447          *CMAP3 = 0;
448 #endif
449         /*
450          * Crashdump maps.
451          */
452         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
453
454         /*
455          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
456          */
457         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
458
459         /*
460          * msgbufp is used to map the system message buffer.
461          */
462         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
463
464         /*
465          * ptemap is used for pmap_pte_quick
466          */
467         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
468         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
469
470         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
471
472         virtual_avail = va;
473 #ifdef XEN
474         PT_SET_MA(CADDR1, 0);
475 #else   
476         *CMAP1 = 0;
477 #endif
478         
479 #if !defined(XEN)
480 #ifdef XBOX
481         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
482          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
483          * Better fixes are very welcome!
484          */
485         if (!arch_i386_is_xbox)
486 #endif
487         for (i = 0; i < NKPT; i++)
488                 PTD[i] = 0;
489
490         /* Initialize the PAT MSR if present. */
491         pmap_init_pat();
492
493         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
494         pmap_set_pg();
495 #endif /* !XEN */
496 }
497
498 /*
499  * Setup the PAT MSR.
500  */
501 void
502 pmap_init_pat(void)
503 {
504         uint64_t pat_msr;
505
506         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
507         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
508                 return;
509
510 #ifdef PAT_WORKS
511         /*
512          * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
513          * Program 4 and 5 as WP and WC.
514          * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
515          */
516         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
517         pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
518         pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
519             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
520 #else
521         /*
522          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
523          * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
524          * of UC-.
525          *
526          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
527          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
528          * or Mode C Paging)
529          *
530          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
531          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
532          */
533         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
534         pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
535         pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
536 #endif
537         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
538 }
539
540 /*
541  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
542  */
543 void
544 pmap_set_pg(void)
545 {
546         pd_entry_t pdir;
547         pt_entry_t *pte;
548         vm_offset_t va, endva;
549         int i; 
550
551         if (pgeflag == 0)
552                 return;
553
554         i = KERNLOAD/NBPDR;
555         endva = KERNBASE + KERNend;
556
557         if (pseflag) {
558                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
559                 while (va  < endva) {
560                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
561                         pdir |= pgeflag;
562                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
563                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
564                         i++;
565                         va += NBPDR;
566                 }
567         } else {
568                 va = (vm_offset_t)btext;
569                 while (va < endva) {
570                         pte = vtopte(va);
571                         if (*pte) {
572 #ifdef XEN
573                                 PT_SET_MA(va, *pte | pgeflag);
574 #else   
575                                 *pte |= pgeflag;
576 #endif
577                         }
578                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
579                         va += PAGE_SIZE;
580                 }
581         }
582 }
583
584 /*
585  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
586  */
587 void
588 pmap_page_init(vm_page_t m)
589 {
590
591         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
592         m->md.pv_list_count = 0;
593 }
594
595 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
596
597 static MALLOC_DEFINE(M_PMAPPDPT, "pmap", "pmap pdpt");
598
599 static void *
600 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
601 {
602         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
603         return (contigmalloc(PAGE_SIZE, M_PMAPPDPT, 0, 0x0ULL, 0xffffffffULL,
604             1, 0));
605 }
606 #endif
607
608 /*
609  *      Initialize the pmap module.
610  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
611  *      system needs to map virtual memory.
612  */
613 void
614 pmap_init(void)
615 {
616         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
617
618         /*
619          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
620          * high water mark so that the system can recover from excessive
621          * numbers of pv entries.
622          */
623         pvzone = uma_zcreate("PV ENTRY", sizeof(struct pv_entry), NULL, NULL, 
624             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
625         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
626         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
627         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
628         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
629         uma_zone_set_obj(pvzone, &pvzone_obj, pv_entry_max);
630
631 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
632         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
633             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
634             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
635         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
636 #endif
637 }
638
639 void
640 pmap_init2()
641 {
642 }
643
644
645 /***************************************************
646  * Low level helper routines.....
647  ***************************************************/
648
649 /*
650  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
651  * caching mode.
652  */
653 static int
654 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
655 {
656         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
657
658         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
659         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
660
661         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
662         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
663                 switch (mode) {
664                 case PAT_UNCACHEABLE:
665                 case PAT_WRITE_THROUGH:
666                 case PAT_WRITE_BACK:
667                         break;
668                 case PAT_UNCACHED:
669                 case PAT_WRITE_COMBINING:
670                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
671                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
672                         break;
673                 }
674         }
675         
676         /* Map the caching mode to a PAT index. */
677         switch (mode) {
678 #ifdef PAT_WORKS
679         case PAT_UNCACHEABLE:
680                 pat_index = 3;
681                 break;
682         case PAT_WRITE_THROUGH:
683                 pat_index = 1;
684                 break;
685         case PAT_WRITE_BACK:
686                 pat_index = 0;
687                 break;
688         case PAT_UNCACHED:
689                 pat_index = 2;
690                 break;
691         case PAT_WRITE_COMBINING:
692                 pat_index = 5;
693                 break;
694         case PAT_WRITE_PROTECTED:
695                 pat_index = 4;
696                 break;
697 #else
698         case PAT_UNCACHED:
699         case PAT_UNCACHEABLE:
700         case PAT_WRITE_PROTECTED:
701                 pat_index = 3;
702                 break;
703         case PAT_WRITE_THROUGH:
704                 pat_index = 1;
705                 break;
706         case PAT_WRITE_BACK:
707                 pat_index = 0;
708                 break;
709         case PAT_WRITE_COMBINING:
710                 pat_index = 2;
711                 break;
712 #endif
713         default:
714                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
715         }       
716
717         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
718         cache_bits = 0;
719         if (pat_index & 0x4)
720                 cache_bits |= pat_flag;
721         if (pat_index & 0x2)
722                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
723         if (pat_index & 0x1)
724                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
725         return (cache_bits);
726 }
727 #ifdef SMP
728 /*
729  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
730  *
731  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
732  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
733  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
734  * processor could cache an old, pre-update entry without being
735  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
736  * active on another processor after its pm_active field is checked by
737  * one of the following functions but before a store updating the page
738  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
739  * processor before its pm_active field is checked but due to
740  * speculative loads one of the following functions stills reads the
741  * pmap as inactive on the other processor.
742  * 
743  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
744  * immutable.  The kernel page table is always active on every
745  * processor.
746  */
747 void
748 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
749 {
750         u_int cpumask;
751         u_int other_cpus;
752
753         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
754             pmap, va);
755
756         sched_pin();
757         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
758                 invlpg(va);
759                 smp_invlpg(va);
760         } else {
761                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
762                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
763                 if (pmap->pm_active & cpumask)
764                         invlpg(va);
765                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
766                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
767         }
768         PT_UPDATES_FLUSH();
769         sched_unpin();
770 }
771
772 void
773 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
774 {
775         u_int cpumask;
776         u_int other_cpus;
777         vm_offset_t addr;
778
779         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p eva=0x%x sva=0x%x",
780             pmap, sva, eva);
781
782         sched_pin();
783         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
784                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
785                         invlpg(addr);
786                 smp_invlpg_range(sva, eva);
787         } else {
788                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
789                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
790                 if (pmap->pm_active & cpumask)
791                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
792                                 invlpg(addr);
793                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
794                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
795                             sva, eva);
796         }
797         PT_UPDATES_FLUSH();
798         sched_unpin();
799 }
800
801 void
802 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
803 {
804         u_int cpumask;
805         u_int other_cpus;
806
807         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p", pmap);
808         sched_pin();
809         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
810                 invltlb();
811                 smp_invltlb();
812         } else {
813                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
814                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
815                 if (pmap->pm_active & cpumask)
816                         invltlb();
817                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
818                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
819         }
820         sched_unpin();
821 }
822
823 void
824 pmap_invalidate_cache(void)
825 {
826
827         sched_pin();
828         wbinvd();
829         smp_cache_flush();
830         sched_unpin();
831 }
832 #else /* !SMP */
833 /*
834  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
835  * We inline these within pmap.c for speed.
836  */
837 PMAP_INLINE void
838 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
839 {
840         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active) {
841                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
842                     pmap, va);
843                 invlpg(va);
844                 PT_UPDATES_FLUSH();
845         }
846 }
847
848 PMAP_INLINE void
849 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
850 {
851         vm_offset_t addr;
852
853         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active) {
854                 if (eva - sva > PAGE_SIZE)
855                         CTR3(KTR_PMAP,
856                             "pmap_invalidate_range: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
857                             pmap, sva, eva);
858                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
859                         invlpg(addr);
860                 PT_UPDATES_FLUSH();
861         }
862 }
863
864 PMAP_INLINE void
865 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
866 {
867
868         
869         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active) {
870                 CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_all: pmap=%p", pmap);
871                 invltlb();
872         }
873 }
874
875 PMAP_INLINE void
876 pmap_invalidate_cache(void)
877 {
878
879         wbinvd();
880 }
881 #endif /* !SMP */
882
883 /*
884  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
885  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
886  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
887  * dependence on its continued use subject to a race condition.
888  */
889 static __inline int
890 pmap_is_current(pmap_t pmap)
891 {
892
893         return (pmap == kernel_pmap ||
894                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
895             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
896 }
897
898 /*
899  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
900  * be released by passing it to pmap_pte_release().
901  */
902 pt_entry_t *
903 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
904 {
905         pd_entry_t newpf;
906         pd_entry_t *pde;
907
908         pde = pmap_pde(pmap, va);
909         if (*pde & PG_PS)
910                 return (pde);
911         if (*pde != 0) {
912                 /* are we current address space or kernel? */
913                 if (pmap_is_current(pmap))
914                         return (vtopte(va));
915                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
916                 newpf = *pde & PG_FRAME;
917                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
918 #ifdef XEN
919                         PT_SET_MA(PADDR2, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
920                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
921                             pmap, va, (*PMAP2 & 0xffffffff));
922 #else           
923                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
924                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
925 #endif
926                 }
927                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
928         }
929         return (0);
930 }
931
932 /*
933  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
934  * being NULL.
935  */
936 static __inline void
937 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
938 {
939
940         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2) {
941                 CTR1(KTR_PMAP, "pmap_pte_release: pte=0x%jx",
942                     *PMAP2);
943                 PT_SET_VA_MA(PMAP2, 0, TRUE);
944                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
945         }
946 }
947
948 static __inline void
949 invlcaddr(void *caddr)
950 {
951
952         invlpg((u_int)caddr);
953         PT_UPDATES_FLUSH();
954 }
955
956 /*
957  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
958  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
959  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
960  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
961  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
962  *
963  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
964  * must be held and curthread pinned to a CPU.
965  */
966 static pt_entry_t *
967 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
968 {
969         pd_entry_t newpf;
970         pd_entry_t *pde;
971
972         pde = pmap_pde(pmap, va);
973         if (*pde & PG_PS)
974                 return (pde);
975
976         /*
977          *
978          * XXX hitting this indicates that things are AFU
979          */
980         if (*pde != 0) {
981                 /* are we current address space or kernel? */
982                 if (pmap_is_current(pmap))
983                         return (vtopte(va));
984                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
985                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
986                 newpf = *pde & PG_FRAME;
987                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
988 #ifdef XEN      
989                         PT_SET_MA(PADDR1, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
990                         CTR3(KTR_PMAP,
991                             "pmap_pte_quick: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
992                             pmap, va, (u_long)*PMAP1);
993 #else   
994                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
995 #endif
996 #ifdef SMP
997                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
998 #endif
999                         invlcaddr(PADDR1);
1000                         PMAP1changed++;
1001                 } else
1002 #ifdef SMP
1003                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1004                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1005                         invlcaddr(PADDR1);
1006                         PMAP1changedcpu++;
1007                 } else
1008 #endif
1009                         PMAP1unchanged++;
1010                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1011         }
1012         return (0);
1013 }
1014
1015 /*
1016  *      Routine:        pmap_extract
1017  *      Function:
1018  *              Extract the physical page address associated
1019  *              with the given map/virtual_address pair.
1020  */
1021
1022 vm_paddr_t 
1023 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1024 {
1025         vm_paddr_t rtval;
1026         pt_entry_t *pte;
1027         pd_entry_t pde;
1028
1029         rtval = 0;
1030         PMAP_LOCK(pmap);
1031         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1032         if (pde != 0) {
1033                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1034 #ifdef XEN
1035                         rtval = xpmap_mtop(pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1036 #else                   
1037                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
1038 #endif
1039                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1040                         return (rtval);
1041                 }
1042                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1043 #ifdef XEN
1044                 rtval = ((*pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0) & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1045                 
1046 #else           
1047                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1048 #endif
1049                 pmap_pte_release(pte);
1050         }
1051         PMAP_UNLOCK(pmap);
1052         return (rtval);
1053 }
1054
1055 vm_paddr_t
1056 pmap_extract_ma(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1057 {
1058         vm_paddr_t rtval;
1059         pt_entry_t *pte;
1060         pd_entry_t pde;
1061
1062         rtval = 0;
1063         PMAP_LOCK(pmap);
1064         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1065         if (pde != 0) {
1066                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1067                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
1068
1069                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1070                         return (rtval);
1071                 }
1072                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1073
1074                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1075                 pmap_pte_release(pte);
1076         }
1077         PMAP_UNLOCK(pmap);
1078         return (rtval);
1079 }
1080
1081
1082 /*
1083  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1084  *      Function:
1085  *              Atomically extract and hold the physical page
1086  *              with the given pmap and virtual address pair
1087  *              if that mapping permits the given protection.
1088  */
1089 vm_page_t
1090 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1091 {
1092         pd_entry_t pde;
1093         pt_entry_t pte;
1094         vm_page_t m;
1095
1096         m = NULL;
1097         vm_page_lock_queues();
1098         PMAP_LOCK(pmap);
1099         pde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1100         if (pde != 0) {
1101                 if (pde & PG_PS) {
1102                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1103                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & ~PDRMASK) |
1104                                     (va & PDRMASK));
1105                                 vm_page_hold(m);
1106                         }
1107                 } else {
1108                         sched_pin();
1109                         pte = PT_GET(pmap_pte_quick(pmap, va));
1110                         if (pte != 0 &&
1111                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1112                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1113                                 vm_page_hold(m);
1114                         }
1115                         sched_unpin();
1116                 }
1117         }
1118         vm_page_unlock_queues();
1119         PMAP_UNLOCK(pmap);
1120         return (m);
1121 }
1122
1123 /***************************************************
1124  * Low level mapping routines.....
1125  ***************************************************/
1126
1127 /*
1128  * Add a wired page to the kva.
1129  * Note: not SMP coherent.
1130  */
1131 PMAP_INLINE void 
1132 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1133 {
1134         PT_SET_MA(va, xpmap_ptom(pa)| PG_RW | PG_V | pgeflag);
1135 }
1136
1137 PMAP_INLINE void 
1138 pmap_kenter_ma(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1139 {
1140
1141         PT_SET_MA(va, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1142 }
1143
1144 PMAP_INLINE void 
1145 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1146 {
1147         PT_SET_MA(va, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Remove a page from the kernel pagetables.
1152  * Note: not SMP coherent.
1153  */
1154 PMAP_INLINE void
1155 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1156 {
1157         pt_entry_t *pte;
1158
1159         pte = vtopte(va);
1160         PT_SET_VA_MA(pte, 0, FALSE);
1161 }
1162
1163 /*
1164  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1165  *      virtual address space.
1166  *
1167  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1168  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1169  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1170  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1171  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1172  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1173  *      region.
1174  */
1175 vm_offset_t
1176 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1177 {
1178         vm_offset_t va, sva;
1179
1180         va = sva = *virt;
1181         while (start < end) {
1182                 pmap_kenter(va, start);
1183                 va += PAGE_SIZE;
1184                 start += PAGE_SIZE;
1185         }
1186         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1187         *virt = va;
1188         return (sva);
1189 }
1190
1191
1192 /*
1193  * Add a list of wired pages to the kva
1194  * this routine is only used for temporary
1195  * kernel mappings that do not need to have
1196  * page modification or references recorded.
1197  * Note that old mappings are simply written
1198  * over.  The page *must* be wired.
1199  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1200  */
1201 void
1202 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1203 {
1204         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1205
1206         oldpte = 0;
1207         pte = vtopte(sva);
1208         endpte = pte + count;
1209         vm_page_lock_queues();
1210         critical_enter();
1211         while (pte < endpte) {
1212                 oldpte |= *pte;
1213 #ifdef XEN
1214                 PT_SET_VA(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag | PG_RW | PG_V, FALSE);
1215 #else           
1216                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1217 #endif
1218                 pte++;
1219                 ma++;
1220         }
1221         PT_UPDATES_FLUSH();
1222         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1223                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1224                     PAGE_SIZE);
1225         vm_page_unlock_queues();
1226         critical_exit();
1227 }
1228
1229 /*
1230  * This routine tears out page mappings from the
1231  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1232  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1233  */
1234 void
1235 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1236 {
1237         vm_offset_t va;
1238
1239         va = sva;
1240         vm_page_lock_queues();
1241         critical_enter();
1242         while (count-- > 0) {
1243                 pmap_kremove(va);
1244                 va += PAGE_SIZE;
1245         }
1246         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1247         critical_exit();
1248         vm_page_unlock_queues();
1249
1250 }
1251
1252 /***************************************************
1253  * Page table page management routines.....
1254  ***************************************************/
1255 static PMAP_INLINE void
1256 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1257 {
1258         vm_page_t m;
1259
1260         while (free != NULL) {
1261                 m = free;
1262                 free = m->right;
1263                 vm_page_free_zero(m);
1264         }
1265 }
1266
1267 /*
1268  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1269  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1270  */
1271 static PMAP_INLINE int
1272 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1273 {
1274
1275         --m->wire_count;
1276         if (m->wire_count == 0)
1277                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1278         else
1279                 return 0;
1280 }
1281
1282 static int 
1283 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1284 {
1285         vm_offset_t pteva;
1286
1287         PT_UPDATES_FLUSH();
1288         /*
1289          * unmap the page table page
1290          */
1291 #ifdef XEN
1292         xen_pt_unpin(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1293         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[m->pindex], 0, TRUE);
1294         pmap_zero_page(m);
1295 #else   
1296         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1297 #endif  
1298         --pmap->pm_stats.resident_count;
1299
1300         /*
1301          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1302          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1303          * down is begun.
1304          */
1305         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1306
1307         /*
1308          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1309          * take effect immediately.
1310          */
1311         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1312         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1313
1314         /* 
1315          * Put page on a list so that it is released after
1316          * *ALL* TLB shootdown is done
1317          */
1318         m->right = *free;
1319         *free = m;
1320
1321         return 1;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * After removing a page table entry, this routine is used to
1326  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1327  */
1328 static int
1329 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1330 {
1331         pd_entry_t ptepde;
1332         vm_page_t mpte;
1333
1334         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1335                 return 0;
1336         ptepde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1337         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1338         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1339 }
1340
1341 void
1342 pmap_pinit0(pmap)
1343         struct pmap *pmap;
1344 {
1345
1346         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1347         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1348 #ifdef PAE
1349         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1350 #endif
1351         pmap->pm_active = 0;
1352         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1353         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1354         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1355         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1356         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1357         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1362  * such as one in a vmspace structure.
1363  */
1364 void
1365 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1366 {
1367 #ifdef XEN
1368         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD + 1];
1369         int npgptd = NPGPTD + 1;
1370 #else
1371         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1372         vm_paddr_t pa;
1373         int npgptd = NPGPTD;
1374 #endif
1375         static int color;
1376         int i;
1377
1378         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1379
1380         /*
1381          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1382          * page directory table.
1383          */
1384         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1385                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1386                     NBPTD);
1387
1388 #if defined(PAE)
1389 #ifdef XEN
1390                 pmap->pm_pdpt = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map, 1);
1391 #else           
1392                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1393                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1394                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1395                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1396                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1397                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1398 #endif /* !XEN */
1399 #endif /* PAE */
1400         }
1401
1402         /*
1403          * allocate the page directory page(s)
1404          */
1405         for (i = 0; i < npgptd;) {
1406                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1407                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1408                     VM_ALLOC_ZERO);
1409                 if (m == NULL)
1410                         VM_WAIT;
1411                 else {
1412                         ptdpg[i++] = m;
1413                 }
1414         }
1415
1416         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1417
1418         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1419                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1420                         pagezero(&pmap->pm_pdir[i*NPDEPG]);
1421         }
1422
1423         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1424         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1425         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1426         /* Wire in kernel global address entries. */
1427         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1428
1429 #ifdef PAE
1430 #ifdef XEN
1431         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, &ptdpg[NPGPTD], 1);
1432         if ((ptdpg[NPGPTD]->flags & PG_ZERO) == 0)
1433                 bzero(pmap->pm_pdpt, PAGE_SIZE);
1434 #endif  
1435         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1436                 vm_paddr_t ma;
1437                 
1438                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1439                 pmap->pm_pdpt[i] = ma | PG_V;
1440
1441         }
1442 #endif  
1443
1444 #ifdef XEN
1445         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1446                 pt_entry_t *pd;
1447                 vm_paddr_t ma;
1448                 
1449                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1450                 pd = pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG);
1451                 PT_SET_MA(pd, *vtopte((vm_offset_t)pd) & ~(PG_M|PG_A|PG_U|PG_RW));
1452                 
1453         }
1454         
1455 #ifdef PAE      
1456         PT_SET_MA(pmap->pm_pdpt, *vtopte((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) & ~PG_RW);
1457 #endif
1458         vm_page_lock_queues();
1459         xen_flush_queue();
1460         xen_pgdpt_pin(xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[NPGPTD])));
1461         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1462                 vm_paddr_t ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1463                 PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i], ma | PG_V | PG_A, FALSE);
1464         }
1465         xen_flush_queue();
1466         vm_page_unlock_queues();
1467 #else
1468         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1469         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1470                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1471                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1472 #ifdef PAE
1473                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1474 #endif
1475         }
1476 #endif
1477         pmap->pm_active = 0;
1478         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1479         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1480 }
1481
1482 /*
1483  * this routine is called if the page table page is not
1484  * mapped correctly.
1485  */
1486 static vm_page_t
1487 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned int ptepindex, int flags)
1488 {
1489         vm_paddr_t ptepa;
1490         vm_page_t m;
1491
1492         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1493             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1494             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1495
1496         /*
1497          * Allocate a page table page.
1498          */
1499         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1500             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1501                 if (flags & M_WAITOK) {
1502                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1503                         vm_page_unlock_queues();
1504                         VM_WAIT;
1505                         vm_page_lock_queues();
1506                         PMAP_LOCK(pmap);
1507                 }
1508
1509                 /*
1510                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1511                  * page may have been allocated.
1512                  */
1513                 return (NULL);
1514         }
1515         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1516                 pmap_zero_page(m);
1517
1518         /*
1519          * Map the pagetable page into the process address space, if
1520          * it isn't already there.
1521          */
1522
1523         pmap->pm_stats.resident_count++;
1524 #ifdef XEN
1525         ptepa = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1526         xen_pt_pin(ptepa);
1527         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
1528                 (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M), TRUE);
1529         
1530         KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex],
1531             ("_pmap_allocpte: ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1532 #else
1533         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1534         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1535                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1536 #endif
1537         return (m);
1538 }
1539
1540 static vm_page_t
1541 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1542 {
1543         unsigned ptepindex;
1544         pd_entry_t ptepa;
1545         vm_page_t m;
1546
1547         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1548             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1549             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1550
1551         /*
1552          * Calculate pagetable page index
1553          */
1554         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1555 retry:
1556         /*
1557          * Get the page directory entry
1558          */
1559         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1560
1561         /*
1562          * XXX track me down and fix me!
1563          */
1564         if ((ptepa & PG_V) == 0) {
1565                 if (ptepa && ((ptepa & PG_V) == 0))
1566                         panic("phys addr set but not valid");
1567         }
1568         
1569         /*
1570          * This supports switching from a 4MB page to a
1571          * normal 4K page.
1572          */
1573         if (ptepa & PG_PS) {
1574                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1575                 ptepa = 0;
1576                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1577                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1578         }
1579
1580         /*
1581          * If the page table page is mapped, we just increment the
1582          * hold count, and activate it.
1583          */
1584         if (ptepa) {
1585 #ifdef XEN
1586                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptepa));         
1587 #else           
1588                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa);
1589 #endif
1590                 m->wire_count++;
1591         } else {
1592                 /*
1593                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1594                  * been deallocated. 
1595                  */
1596                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_allocpte: pmap=%p va=0x%08x flags=0x%x",
1597                     pmap, va, flags);
1598                 
1599                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1600                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1601                         goto retry;
1602                 KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex],
1603                     ("ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1604         }
1605         return (m);
1606 }
1607
1608
1609 /***************************************************
1610 * Pmap allocation/deallocation routines.
1611  ***************************************************/
1612
1613 #ifdef SMP
1614 /*
1615  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1616  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1617  */
1618 static u_int *lazymask;
1619 static u_int lazyptd;
1620 static volatile u_int lazywait;
1621
1622 void pmap_lazyfix_action(void);
1623
1624 void
1625 pmap_lazyfix_action(void)
1626 {
1627         u_int mymask = PCPU_GET(cpumask);
1628
1629         if (rcr3() == lazyptd)
1630                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1631         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1632         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1633 }
1634
1635 static void
1636 pmap_lazyfix_self(u_int mymask)
1637 {
1638
1639         if (rcr3() == lazyptd)
1640                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1641         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1642 }
1643
1644
1645 static void
1646 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1647 {
1648         u_int mymask;
1649         u_int mask;
1650         register u_int spins;
1651
1652         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1653                 spins = 50000000;
1654                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1655                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1656 #ifdef PAE
1657                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1658 #else
1659                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1660 #endif
1661                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1662                 if (mask == mymask) {
1663                         lazymask = &pmap->pm_active;
1664                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1665                 } else {
1666                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1667                             (u_int)&pmap->pm_active);
1668                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1669                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1670                         while (lazywait == 0) {
1671                                 ia32_pause();
1672                                 if (--spins == 0)
1673                                         break;
1674                         }
1675                 }
1676                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1677                 if (spins == 0)
1678                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1679         }
1680 }
1681
1682 #else   /* SMP */
1683
1684 /*
1685  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1686  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1687  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1688  * means that another userland process has run.
1689  */
1690 static void
1691 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1692 {
1693         u_int cr3;
1694
1695         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1696         if (cr3 == rcr3()) {
1697                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1698                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1699         }
1700 }
1701 #endif  /* SMP */
1702
1703 /*
1704  * Release any resources held by the given physical map.
1705  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1706  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1707  */
1708 void
1709 pmap_release(pmap_t pmap)
1710 {
1711 #ifdef XEN
1712         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD+1];
1713         int npgptd = NPGPTD + 1;
1714 #else   
1715         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1716         int npgptd = NPGPTD;
1717 #endif
1718         int i;
1719
1720         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1721             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1722             pmap->pm_stats.resident_count));
1723
1724         pmap_lazyfix(pmap);
1725         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1726         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1727         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1728
1729 #ifdef XEN      
1730         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1731                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i]));
1732 #else
1733         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1734                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i]);
1735 #endif  
1736         
1737         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1738             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1739
1740         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1741 #if defined(PAE) && defined(XEN)
1742         ptdpg[NPGPTD] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdpt));
1743 #endif  
1744
1745         vm_page_lock_queues();
1746         for (i = 0; i < npgptd; i++) {
1747                 vm_paddr_t ma;
1748                 
1749                 m = ptdpg[i];
1750                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1751                 /* unpinning L1 and L2 treated the same */
1752                 xen_pgd_unpin(ma);
1753 #ifdef PAE
1754                 KASSERT(
1755 #ifdef XEN                      
1756                         xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
1757 #else
1758                         VM_PAGE_TO_PHYS(m)
1759 #endif
1760                             == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1761                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1762 #endif
1763                 m->wire_count--;
1764                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1765                 vm_page_free(m);
1766         }
1767         vm_page_unlock_queues();
1768         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1769 }
1770 \f
1771 static int
1772 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1773 {
1774         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1775
1776         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1777 }
1778 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1779     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1780
1781 static int
1782 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1783 {
1784         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1785
1786         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1787 }
1788 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1789     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1790
1791 /*
1792  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1793  */
1794 void
1795 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1796 {
1797         struct pmap *pmap;
1798         vm_paddr_t ptppaddr;
1799         vm_page_t nkpg;
1800         pd_entry_t newpdir;
1801
1802         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1803         if (kernel_vm_end == 0) {
1804                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1805                 nkpt = 0;
1806                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1807                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1808                         nkpt++;
1809                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1810                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1811                                 break;
1812                         }
1813                 }
1814         }
1815         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1816         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1817                 addr = kernel_map->max_offset;
1818         while (kernel_vm_end < addr) {
1819                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1820                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1821                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1822                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1823                                 break;
1824                         }
1825                         continue;
1826                 }
1827
1828                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1829                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
1830                 if (nkpg == NULL)
1831                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1832
1833                 nkpt++;
1834
1835                 pmap_zero_page(nkpg);
1836                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1837                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1838                 vm_page_lock_queues();
1839                 PD_SET_VA(kernel_pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1840                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1841                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1842                         PD_SET_VA(pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1843                 }
1844                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1845                 vm_page_unlock_queues();
1846                 
1847                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1848                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1849                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1850                         break;
1851                 }
1852         }
1853 }
1854
1855
1856 /***************************************************
1857  * page management routines.
1858  ***************************************************/
1859
1860 /*
1861  * free the pv_entry back to the free list
1862  */
1863 static PMAP_INLINE void
1864 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1865 {
1866         pv_entry_count--;
1867         uma_zfree(pvzone, pv);
1868 }
1869
1870 /*
1871  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1872  * when needed.
1873  * the memory allocation is performed bypassing the malloc code
1874  * because of the possibility of allocations at interrupt time.
1875  */
1876 static pv_entry_t
1877 get_pv_entry(void)
1878 {
1879         pv_entry_count++;
1880         if ((pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1881                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1882                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1883                 wakeup (&vm_pages_needed);
1884         }
1885         return uma_zalloc(pvzone, M_NOWAIT);
1886 }
1887
1888
1889 static void
1890 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1891 {
1892         pv_entry_t pv;
1893
1894         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1895         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1896         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1897                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1898                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1899                                 break;
1900                 }
1901         } else {
1902                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1903                         if (va == pv->pv_va) 
1904                                 break;
1905                 }
1906         }
1907         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_remove_entry: pv not found"));
1908         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1909         m->md.pv_list_count--;
1910         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1911                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1912         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1913         free_pv_entry(pv);
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Create a pv entry for page at pa for
1918  * (pmap, va).
1919  */
1920 static void
1921 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1922 {
1923         pv_entry_t pv;
1924
1925         pv = get_pv_entry();
1926         if (pv == NULL)
1927                 panic("no pv entries: increase vm.pmap.shpgperproc");
1928         pv->pv_va = va;
1929         pv->pv_pmap = pmap;
1930
1931         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1932         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1933         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1934         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1935         m->md.pv_list_count++;
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Conditionally create a pv entry.
1940  */
1941 static boolean_t
1942 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1943 {
1944         pv_entry_t pv;
1945
1946         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1947         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1948         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
1949             (pv = uma_zalloc(pvzone, M_NOWAIT)) != NULL) {
1950                 pv_entry_count++;
1951                 pv->pv_va = va;
1952                 pv->pv_pmap = pmap;
1953                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1954                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1955                 m->md.pv_list_count++;
1956                 return (TRUE);
1957         } else
1958                 return (FALSE);
1959 }
1960
1961 /*
1962  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1963  */
1964 static int
1965 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1966 {
1967         pt_entry_t oldpte;
1968         vm_page_t m;
1969
1970         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove_pte: pmap=%p *ptq=0x%x va=0x%x",
1971             pmap, (u_long)*ptq, va);
1972         
1973         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1974         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1975 #ifdef XEN
1976         oldpte = *ptq;
1977         PT_SET_VA_MA(ptq, 0, TRUE);
1978 #else
1979         oldpte = pte_load_clear(ptq);
1980 #endif
1981         if (oldpte & PG_W)
1982                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1983         /*
1984          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1985          * PG_G.
1986          */
1987         if (oldpte & PG_G)
1988                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1989         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1990         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1991                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(oldpte));
1992                 if (oldpte & PG_M) {
1993                         KASSERT((oldpte & PG_RW),
1994         ("pmap_remove_pte: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
1995                             va, (uintmax_t)oldpte));
1996                         vm_page_dirty(m);
1997                 }
1998                 if (oldpte & PG_A)
1999                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2000                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2001         }
2002         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2003 }
2004
2005 /*
2006  * Remove a single page from a process address space
2007  */
2008 static void
2009 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2010 {
2011         pt_entry_t *pte;
2012         vm_page_t free = NULL;
2013
2014         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_remove_page: pmap=%p va=0x%x",
2015             pmap, va);
2016         
2017         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2018         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2019         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2020         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2021                 return;
2022         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &free);
2023         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2024         pmap_free_zero_pages(free);
2025 }
2026
2027 /*
2028  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2029  *
2030  *      It is assumed that the start and end are properly
2031  *      rounded to the page size.
2032  */
2033 void
2034 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2035 {
2036         vm_offset_t pdnxt;
2037         pd_entry_t ptpaddr;
2038         pt_entry_t *pte;
2039         vm_page_t free = NULL;
2040         int anyvalid;
2041
2042         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
2043             pmap, sva, eva);
2044         
2045         /*
2046          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2047          */
2048         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2049                 return;
2050
2051         anyvalid = 0;
2052
2053         vm_page_lock_queues();
2054         sched_pin();
2055         PMAP_LOCK(pmap);
2056
2057         /*
2058          * special handling of removing one page.  a very
2059          * common operation and easy to short circuit some
2060          * code.
2061          */
2062         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2063             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2064                 pmap_remove_page(pmap, sva);
2065                 goto out;
2066         }
2067
2068         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2069                 unsigned pdirindex;
2070
2071                 /*
2072                  * Calculate index for next page table.
2073                  */
2074                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2075                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2076                         break;
2077
2078                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2079                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2080
2081                 /*
2082                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2083                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2084                  */
2085                 if (ptpaddr == 0)
2086                         continue;
2087
2088                 /*
2089                  * Check for large page.
2090                  */
2091                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2092 #ifdef XEN
2093                         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[pdirindex], 0, TRUE);
2094 #else                   
2095                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
2096 #endif                  
2097                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2098                         anyvalid = 1;
2099                         continue;
2100                 }
2101
2102                 /*
2103                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2104                  * by the current page table page, or to the end of the
2105                  * range being removed.
2106                  */
2107                 if (pdnxt > eva)
2108                         pdnxt = eva;
2109
2110                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2111                     sva += PAGE_SIZE) {
2112                         if (*pte == 0)
2113                                 continue;
2114
2115                         /*
2116                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2117                          * by pmap_remove_pte().
2118                          */
2119                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2120                                 anyvalid = 1;
2121                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2122                                 break;
2123                 }
2124         }
2125         PT_UPDATES_FLUSH();
2126         
2127 out:
2128         if (anyvalid) {
2129                 pmap_invalidate_all(pmap);
2130                 pmap_free_zero_pages(free);
2131         }
2132         sched_unpin();
2133         vm_page_unlock_queues();
2134         PMAP_UNLOCK(pmap);
2135 }
2136
2137 /*
2138  *      Routine:        pmap_remove_all
2139  *      Function:
2140  *              Removes this physical page from
2141  *              all physical maps in which it resides.
2142  *              Reflects back modify bits to the pager.
2143  *
2144  *      Notes:
2145  *              Original versions of this routine were very
2146  *              inefficient because they iteratively called
2147  *              pmap_remove (slow...)
2148  */
2149
2150 void
2151 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2152 {
2153         register pv_entry_t pv;
2154         pt_entry_t *pte, tpte;
2155         vm_page_t free;
2156
2157 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2158         /*
2159          * XXX This makes pmap_remove_all() illegal for non-managed pages!
2160          */
2161         if (m->flags & PG_FICTITIOUS) {
2162                 panic("pmap_remove_all: illegal for unmanaged page, va: 0x%jx",
2163                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2164         }
2165 #endif
2166         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2167         sched_pin();
2168         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2169                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2170                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2171                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2172 #if defined(XEN)
2173                 tpte = *pte;
2174                 PT_SET_VA_MA(pte, 0, TRUE);
2175 #else           
2176                 tpte = pte_load_clear(pte);
2177 #endif
2178                 if (tpte & PG_W)
2179                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2180                 if (tpte & PG_A)
2181                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2182
2183                 /*
2184                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2185                  */
2186                 if (tpte & PG_M) {
2187                         KASSERT((tpte & PG_RW),
2188         ("pmap_remove_all: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2189                             pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
2190                         vm_page_dirty(m);
2191                 }
2192                 free = NULL;
2193                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, &free);
2194                 pmap_invalidate_page(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2195                 pmap_free_zero_pages(free);
2196                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2197                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2198                 m->md.pv_list_count--;
2199                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2200                 free_pv_entry(pv);
2201         }
2202         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2203         PT_UPDATES_FLUSH();
2204         sched_unpin();
2205 }
2206
2207 /*
2208  *      Set the physical protection on the
2209  *      specified range of this map as requested.
2210  */
2211 void
2212 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2213 {
2214         vm_offset_t pdnxt;
2215         pd_entry_t ptpaddr;
2216         pt_entry_t *pte;
2217         int anychanged;
2218
2219         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_protect: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x prot=0x%x",
2220             pmap, sva, eva, prot);
2221
2222         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2223                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2224                 return;
2225         }
2226
2227         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2228                 return;
2229
2230         anychanged = 0;
2231
2232         vm_page_lock_queues();
2233         sched_pin();
2234         PMAP_LOCK(pmap);
2235         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2236                 unsigned pdirindex;
2237                 vm_paddr_t obits, pbits; 
2238
2239                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2240
2241                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2242                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2243
2244                 /*
2245                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2246                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2247                  */
2248                 if (ptpaddr == 0)
2249                         continue;
2250
2251                 /*
2252                  * Check for large page.
2253                  */
2254                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2255                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2256                         anychanged = 1;
2257                         continue;
2258                 }
2259
2260                 if (pdnxt > eva)
2261                         pdnxt = eva;
2262
2263                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2264                     sva += PAGE_SIZE) {
2265                         vm_page_t m;
2266
2267 retry:
2268                         /*
2269                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2270                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2271                          * significant 32 bits.
2272                          */
2273                         obits = pbits = *pte;
2274                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2275 #ifdef XEN                              
2276                                 pt_entry_t pteval = xpmap_mtop(*pte);
2277 #else
2278                                 pt_entry_t pteval = *pte;
2279 #endif
2280                                 
2281                                 m = NULL;
2282                                 if (pbits & PG_A) {
2283                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pteval);
2284
2285                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2286                                         pbits &= ~PG_A;
2287                                 }
2288                                 if ((pbits & PG_M) != 0) {
2289                                         if (m == NULL)
2290                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pteval);
2291                                         vm_page_dirty(m);
2292                                 }
2293                         }
2294
2295                         pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2296
2297                         if (pbits != obits) {
2298 #ifdef XEN
2299                                 obits = *pte;
2300                                 PT_SET_VA_MA(pte, pbits, TRUE);
2301                                 if (*pte != pbits)
2302                                         goto retry;
2303 #else                                           
2304                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2305                                     pbits))
2306                                         goto retry;
2307 #endif
2308                                 if (obits & PG_G)
2309                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2310                                 else
2311                                         anychanged = 1;
2312                         }
2313                 }
2314         }
2315         PT_UPDATES_FLUSH();
2316         if (anychanged)
2317                 pmap_invalidate_all(pmap);
2318         sched_unpin();
2319         vm_page_unlock_queues();
2320         PMAP_UNLOCK(pmap);
2321 }
2322
2323 /*
2324  *      Insert the given physical page (p) at
2325  *      the specified virtual address (v) in the
2326  *      target physical map with the protection requested.
2327  *
2328  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2329  *      that the related pte can not be reclaimed.
2330  *
2331  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2332  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2333  *      insert this page into the given map NOW.
2334  */
2335 void
2336 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2337            boolean_t wired)
2338 {
2339         vm_paddr_t pa;
2340         pd_entry_t *pde;
2341         register pt_entry_t *pte;
2342         vm_paddr_t opa;
2343         pt_entry_t origpte, newpte;
2344         vm_page_t mpte, om;
2345         boolean_t invlva;
2346
2347         
2348         CTR5(KTR_PMAP,
2349             "pmap_enter: pmap=%08p va=0x%08x ma=0x%08x prot=0x%x wired=%d",
2350             pmap, va, xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), prot, wired);
2351         va &= PG_FRAME;
2352 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2353         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
2354                 panic("pmap_enter: toobig");
2355         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2356                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
2357 #endif
2358
2359         mpte = NULL;
2360
2361         vm_page_lock_queues();
2362         PMAP_LOCK(pmap);
2363         sched_pin();
2364
2365         /*
2366          * In the case that a page table page is not
2367          * resident, we are creating it here.
2368          */
2369         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2370                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
2371         }
2372 #if 0 && defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2373         else {
2374                 pd_entry_t *pdeaddr = pmap_pde(pmap, va);
2375                 origpte = *pdeaddr;
2376                 if ((origpte & PG_V) == 0) { 
2377                         panic("pmap_enter: invalid kernel page table page, pdir=%p, pde=%p, va=%p\n",
2378                                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI], origpte, va);
2379                 }
2380         }
2381 #endif
2382
2383         pde = pmap_pde(pmap, va);
2384         if ((*pde & PG_PS) != 0)
2385                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2386         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2387
2388         /*
2389          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2390          */
2391         if (pte == NULL) {
2392                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x\n",
2393                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
2394         }
2395
2396         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2397         om = NULL;
2398         
2399         origpte = *pte;
2400         if (origpte)
2401                 origpte = xpmap_mtop(origpte);
2402         opa = origpte & PG_FRAME;
2403
2404         /*
2405          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2406          */
2407         if (origpte && (opa == pa)) {
2408                 /*
2409                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2410                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2411                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2412                  * the PT page will be also.
2413                  */
2414                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2415                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2416                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2417                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2418
2419                 /*
2420                  * Remove extra pte reference
2421                  */
2422                 if (mpte)
2423                         mpte->wire_count--;
2424
2425                 /*
2426                  * We might be turning off write access to the page,
2427                  * so we go ahead and sense modify status.
2428                  */
2429                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2430                         om = m;
2431                         pa |= PG_MANAGED;
2432                 }
2433                 goto validate;
2434         } 
2435         /*
2436          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2437          * handle validating new mapping.
2438          */
2439         if (opa) {
2440                 if (origpte & PG_W)
2441                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2442                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2443                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2444                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
2445                 }
2446                 if (mpte != NULL) {
2447                         mpte->wire_count--;
2448                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2449                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2450                              " va: 0x%x", va));
2451                 }
2452         } else
2453                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2454
2455         /*
2456          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2457          */
2458         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
2459                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2460                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2461                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2462                 pa |= PG_MANAGED;
2463         }
2464
2465         /*
2466          * Increment counters
2467          */
2468         if (wired)
2469                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2470
2471 validate:
2472         /*
2473          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2474          */
2475         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2476         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
2477                 newpte |= PG_RW;
2478         if (wired)
2479                 newpte |= PG_W;
2480         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2481                 newpte |= PG_U;
2482         if (pmap == kernel_pmap)
2483                 newpte |= pgeflag;
2484
2485         critical_enter();
2486         /*
2487          * if the mapping or permission bits are different, we need
2488          * to update the pte.
2489          */
2490         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2491                 if (origpte & PG_V) {
2492                         invlva = FALSE;
2493 #ifdef XEN
2494                         origpte = *pte;
2495                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2496 #else                   
2497                         origpte = pte_load_store(pte, newpte | PG_A);
2498 #endif
2499                         if (origpte & PG_A) {
2500                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2501                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
2502                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
2503                                         invlva = TRUE;
2504                         }
2505                         if (origpte & PG_M) {
2506                                 KASSERT((origpte & PG_RW),
2507         ("pmap_enter: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2508                                     va, (uintmax_t)origpte));
2509                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2510                                         vm_page_dirty(om);
2511                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2512                                         invlva = TRUE;
2513                         }
2514                         if (invlva)
2515                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2516                 } else {
2517 #ifdef XEN
2518                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2519 #else                   
2520                         pte_store(pte, newpte | PG_A);
2521 #endif
2522                 }
2523         }
2524         PT_UPDATES_FLUSH();
2525         critical_exit();
2526         sched_unpin();
2527         vm_page_unlock_queues();
2528         PMAP_UNLOCK(pmap);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2533  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2534  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2535  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2536  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2537  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2538  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2539  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2540  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2541  * corresponding offset from m_start are mapped.
2542  */
2543 void
2544 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2545     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2546 {
2547         vm_page_t m, mpte;
2548         vm_pindex_t diff, psize;
2549
2550         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
2551         psize = atop(end - start);
2552         mpte = NULL;
2553         m = m_start;
2554         PMAP_LOCK(pmap);
2555         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2556                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2557                     prot, mpte);
2558                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2559         }
2560         PMAP_UNLOCK(pmap);
2561 }
2562
2563 /*
2564  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2565  * 1. Current pmap & pmap exists.
2566  * 2. Not wired.
2567  * 3. Read access.
2568  * 4. No page table pages.
2569  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2570  */
2571
2572 void
2573 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2574 {
2575
2576         PMAP_LOCK(pmap);
2577         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2578         PMAP_UNLOCK(pmap);
2579 }
2580
2581 static vm_page_t
2582 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2583     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2584 {
2585         pt_entry_t *pte;
2586         vm_paddr_t pa;
2587         vm_page_t free;
2588         
2589         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2590         pa = pa ? xpmap_ptom(pa) >> PAGE_SHIFT : 0;
2591         
2592         CTR4(KTR_PMAP,
2593             "pmap_enter_quick_locked: pmap=%p va=0x%08x mfn=%d prot=0x%x",
2594             pmap, va, pa, prot);
2595         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2596             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
2597             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2598         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2599         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2600
2601         /*
2602          * In the case that a page table page is not
2603          * resident, we are creating it here.
2604          */
2605         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2606                 unsigned ptepindex;
2607                 pd_entry_t ptepa;
2608
2609                 /*
2610                  * Calculate pagetable page index
2611                  */
2612                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2613                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2614                         mpte->wire_count++;
2615                 } else {
2616                         /*
2617                          * Get the page directory entry
2618                          */
2619                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2620
2621                         /*
2622                          * If the page table page is mapped, we just increment
2623                          * the hold count, and activate it.
2624                          */
2625                         if (ptepa) {
2626                                 ptepa = xpmap_mtop(ptepa);
2627                                 if (ptepa & PG_PS)
2628                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2629                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa);
2630                                 mpte->wire_count++;
2631                         } else {
2632                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2633                                     M_NOWAIT);
2634                                 if (mpte == NULL)
2635                                         return (mpte);
2636                         }
2637                 }
2638         } else {
2639                 mpte = NULL;
2640         }
2641
2642         /*
2643          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2644          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2645          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2646          * But that isn't as quick as vtopte.
2647          */
2648         pte = vtopte(va);
2649         if (*pte) {
2650                 if (mpte != NULL) {
2651                         mpte->wire_count--;
2652                         mpte = NULL;
2653                 }
2654                 return (mpte);
2655         }
2656
2657         /*
2658          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2659          */
2660         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
2661             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
2662                 if (mpte != NULL) {
2663                         free = NULL;
2664                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
2665                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2666                                 pmap_free_zero_pages(free);
2667                         }
2668                         
2669                         mpte = NULL;
2670                 }
2671                 return (mpte);
2672         }
2673
2674         /*
2675          * Increment counters
2676          */
2677         pmap->pm_stats.resident_count++;
2678
2679         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2680
2681         /*
2682          * Now validate mapping with RO protection
2683          */
2684 #ifdef XEN
2685         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2686                 PT_SET_VA(pte, pa | PG_V | PG_U, TRUE);
2687         else
2688                 PT_SET_VA(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED, TRUE);
2689 #else   
2690         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2691                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
2692         else
2693                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
2694 #endif
2695         return (mpte);
2696 }
2697
2698 /*
2699  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2700  * to be used for panic dumps.
2701  */
2702 void *
2703 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2704 {
2705         vm_offset_t va;
2706
2707         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
2708         pmap_kenter(va, pa);
2709         invlpg(va);
2710         return ((void *)crashdumpmap);
2711 }
2712
2713 /*
2714  * This code maps large physical mmap regions into the
2715  * processor address space.  Note that some shortcuts
2716  * are taken, but the code works.
2717  */
2718 void
2719 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2720                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2721                     vm_size_t size)
2722 {
2723         vm_page_t p;
2724
2725         CTR5(KTR_PMAP,
2726             "pmap_object_init_pt: pmap=%p addr=0x%08x object=%p pindex=%d size=%d",
2727             pmap, addr, object, pindex, size);
2728         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2729         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE,
2730             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2731         if (pseflag && 
2732             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) && ((size & (NBPDR - 1)) == 0)) {
2733                 int i;
2734                 vm_page_t m[1];
2735                 unsigned int ptepindex;
2736                 int npdes;
2737                 pd_entry_t ptepa;
2738
2739                 PMAP_LOCK(pmap);
2740                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2741                         goto out;
2742                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2743 retry:
2744                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2745                 if (p != NULL) {
2746                         vm_page_lock_queues();
2747                         if (vm_page_sleep_if_busy(p, FALSE, "init4p"))
2748                                 goto retry;
2749                 } else {
2750                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2751                         if (p == NULL)
2752                                 return;
2753                         m[0] = p;
2754
2755                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2756                                 vm_page_lock_queues();
2757                                 vm_page_free(p);
2758                                 vm_page_unlock_queues();
2759                                 return;
2760                         }
2761
2762                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2763                         vm_page_lock_queues();
2764                         vm_page_wakeup(p);
2765                 }
2766                 vm_page_unlock_queues();
2767                 pmap_zero_page(p);
2768                 
2769                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2770                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
2771                         return;
2772
2773                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2774
2775                 PMAP_LOCK(pmap);
2776                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2777                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2778                 critical_enter();
2779                 for (i = 0; i < npdes; i++) {
2780 #ifdef XEN                      
2781                         int flags = PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS;
2782 #else
2783                         int flags = PG_U | PG_V | PG_PS;
2784 #endif
2785                         pde_store(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
2786                             ptepa | flags);
2787                         ptepa += NBPDR;
2788                         ptepindex += 1;
2789                 }
2790                 pmap_invalidate_all(pmap);
2791                 critical_exit();
2792         out:
2793                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2794         }
2795 }
2796
2797 /*
2798  *      Routine:        pmap_change_wiring
2799  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2800  *                      pair.
2801  *      In/out conditions:
2802  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2803  */
2804 void
2805 pmap_change_wiring(pmap, va, wired)
2806         register pmap_t pmap;
2807         vm_offset_t va;
2808         boolean_t wired;
2809 {
2810         register pt_entry_t *pte;
2811
2812         vm_page_lock_queues();
2813         PMAP_LOCK(pmap);
2814         pte = pmap_pte(pmap, va);
2815
2816         if (wired && !pmap_pte_w(pte)) {
2817                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) | PG_W, TRUE);
2818                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2819         } else if (!wired && pmap_pte_w(pte)) {
2820                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) & ~PG_W, TRUE);
2821                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2822         }
2823         
2824         /*
2825          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2826          * invalidate TLB.
2827          */
2828         pmap_pte_release(pte);
2829         PMAP_UNLOCK(pmap);
2830         vm_page_unlock_queues();
2831 }
2832
2833
2834
2835 /*
2836  *      Copy the range specified by src_addr/len
2837  *      from the source map to the range dst_addr/len
2838  *      in the destination map.
2839  *
2840  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2841  */
2842
2843 void
2844 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
2845           vm_offset_t src_addr)
2846 {
2847         vm_page_t   free;
2848         vm_offset_t addr;
2849         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2850         vm_offset_t pdnxt;
2851
2852         if (dst_addr != src_addr)
2853                 return;
2854
2855         if (!pmap_is_current(src_pmap))
2856                 return;
2857
2858         CTR5(KTR_PMAP,
2859             "pmap_copy:  dst_pmap=%p src_pmap=%p dst_addr=0x%x len=%d src_addr=0x%x",
2860             dst_pmap, src_pmap, dst_addr, len, src_addr);
2861
2862         vm_page_lock_queues();
2863         if (dst_pmap < src_pmap) {
2864                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2865                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2866         } else {
2867                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2868                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2869         }
2870         sched_pin();
2871         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2872                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
2873                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2874                 pd_entry_t srcptepaddr;
2875                 unsigned ptepindex;
2876
2877                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2878                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables");
2879
2880                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
2881                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2882
2883                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2884                 if (srcptepaddr == 0)
2885                         continue;
2886                         
2887                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2888                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2889                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
2890                                     ~PG_W;
2891                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
2892                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
2893                         }
2894                         continue;
2895                 }
2896
2897                 srcmpte = MACH_TO_VM_PAGE(srcptepaddr);
2898                 if (srcmpte->wire_count == 0)
2899                         panic("pmap_copy: source page table page is unused");
2900
2901                 if (pdnxt > end_addr)
2902                         pdnxt = end_addr;
2903
2904                 src_pte = vtopte(addr);
2905                 while (addr < pdnxt) {
2906                         pt_entry_t ptetemp;
2907                         ptetemp = *src_pte;
2908                         /*
2909                          * we only virtual copy managed pages
2910                          */
2911                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2912                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
2913                                     M_NOWAIT);
2914                                 if (dstmpte == NULL)
2915                                         break;
2916                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
2917                                 if (*dst_pte == 0 &&
2918                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
2919                                     MACH_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
2920                                         /*
2921                                          * Clear the wired, modified, and
2922                                          * accessed (referenced) bits
2923                                          * during the copy.
2924                                          */
2925                                         PT_SET_VA_MA(dst_pte, ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
2926                                                 PG_A), FALSE);
2927                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2928                                 } else {
2929                                         free = NULL;
2930                                         if (pmap_unwire_pte_hold( dst_pmap,
2931                                             dstmpte, &free)) {
2932                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
2933                                                     addr);
2934                                                 pmap_free_zero_pages(free);
2935                                         }
2936                                 }
2937                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
2938                                         break;
2939                         }
2940                         addr += PAGE_SIZE;
2941                         src_pte++;
2942                 }
2943         }
2944         sched_unpin();
2945         vm_page_unlock_queues();
2946         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
2947         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
2948 }       
2949
2950 /*
2951  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
2952  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2953  */
2954 void
2955 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2956 {
2957         struct sysmaps *sysmaps;
2958
2959         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
2960         mtx_lock(&sysmaps->lock);
2961         if (*sysmaps->CMAP2)
2962                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
2963         sched_pin();
2964 #ifdef XEN
2965         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
2966 #else   
2967         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
2968 #endif
2969         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
2970         pagezero(sysmaps->CADDR2);
2971 #ifdef XEN
2972         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
2973 #else   
2974         *sysmaps->CMAP2 = 0;
2975 #endif
2976         sched_unpin();
2977         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
2978 }
2979
2980 /*
2981  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
2982  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2983  *
2984  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2985  */
2986 void
2987 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2988 {
2989         struct sysmaps *sysmaps;
2990
2991         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
2992         mtx_lock(&sysmaps->lock);
2993         if (*sysmaps->CMAP2)
2994                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
2995         sched_pin();
2996 #ifdef XEN
2997         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
2998 #else   
2999         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
3000 #endif
3001         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3002         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3003                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3004         else
3005                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3006 #ifdef XEN
3007         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3008 #else   
3009         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3010 #endif
3011         sched_unpin();
3012         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3013 }
3014
3015 /*
3016  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3017  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3018  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3019  *      outside of Giant.
3020  */
3021 void
3022 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3023 {
3024
3025         if (*CMAP3)
3026                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
3027         sched_pin();
3028 #ifdef XEN
3029         PT_SET_MA(CADDR3, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
3030 #else
3031         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
3032 #endif
3033         invlcaddr(CADDR3);
3034         pagezero(CADDR3);
3035 #ifdef XEN
3036         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
3037 #else   
3038         *CMAP3 = 0;
3039 #endif
3040         sched_unpin();
3041 }
3042
3043 /*
3044  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3045  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3046  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3047  *      time.
3048  */
3049 void
3050 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3051 {
3052         struct sysmaps *sysmaps;
3053
3054         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3055         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3056         if (*sysmaps->CMAP1)
3057                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3058         if (*sysmaps->CMAP2)
3059                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3060         sched_pin();
3061         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
3062         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
3063 #ifdef XEN
3064         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(src)) | PG_A);
3065         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(dst)) | PG_A | PG_M);
3066
3067 #else   
3068         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A;
3069         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M;
3070 #endif
3071         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3072 #ifdef XEN
3073         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3074         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3075 #else   
3076         *sysmaps->CMAP1 = 0;
3077         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3078 #endif
3079         sched_unpin();
3080         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3081 }
3082
3083 /*
3084  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3085  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3086  * be changed upwards or downwards in the future; it
3087  * is only necessary that true be returned for a small
3088  * subset of pmaps for proper page aging.
3089  */
3090 boolean_t
3091 pmap_page_exists_quick(pmap, m)
3092         pmap_t pmap;
3093         vm_page_t m;
3094 {
3095         pv_entry_t pv;
3096         int loops = 0;
3097
3098         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3099                 return (FALSE);
3100
3101         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3102         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3103                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
3104                         return TRUE;
3105                 }
3106                 loops++;
3107                 if (loops >= 16)
3108                         break;
3109         }
3110         return (FALSE);
3111 }
3112
3113 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
3114 /*
3115  * Remove all pages from specified address space
3116  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3117  * is special cased for current process only, but
3118  * can have the more generic (and slightly slower)
3119  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3120  * in the case of running down an entire address space.
3121  */
3122 void
3123 pmap_remove_pages(pmap, sva, eva)
3124         pmap_t pmap;
3125         vm_offset_t sva, eva;
3126 {
3127         pt_entry_t *pte, tpte;
3128         vm_page_t m, free = NULL;
3129         pv_entry_t pv, npv;
3130
3131         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_remove_pages: pmap=%p", pmap);
3132 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
3133         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
3134                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3135                 return;
3136         }
3137 #endif
3138         vm_page_lock_queues();
3139         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("removing pages from non-current pmap"));
3140         PMAP_LOCK(pmap);
3141         sched_pin();
3142         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3143
3144                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3145                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3146                         continue;
3147                 }
3148
3149 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
3150                 pte = vtopte(pv->pv_va);
3151 #else
3152                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3153 #endif
3154                 tpte = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
3155
3156                 if (tpte == 0) {
3157                         printf("TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
3158                                                         pte, pv->pv_va);
3159                         panic("bad pte");
3160                 }
3161
3162 /*
3163  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3164  */
3165                 if (tpte & PG_W) {
3166                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3167                         continue;
3168                 }
3169
3170                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
3171                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
3172                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3173                     m, (uintmax_t)m->phys_addr, (uintmax_t)tpte));
3174
3175                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3176                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx", (uintmax_t)tpte));
3177
3178                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3179
3180 #ifdef XEN
3181                 PT_SET_VA_MA(pte, 0, FALSE);            
3182 #else
3183                 pte_clear(pte);
3184 #endif
3185                 /*
3186                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3187                  */
3188                 if (tpte & PG_M) {
3189                         vm_page_dirty(m);
3190                 }
3191
3192                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3193                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3194
3195                 m->md.pv_list_count--;
3196                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3197                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3198                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3199
3200                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3201                 free_pv_entry(pv);
3202         }
3203         PT_UPDATES_FLUSH();
3204         sched_unpin();
3205         pmap_invalidate_all(pmap);
3206         pmap_free_zero_pages(free);
3207         vm_page_unlock_queues();
3208         PMAP_UNLOCK(pmap);
3209 }
3210
3211 /*
3212  *      pmap_is_modified:
3213  *
3214  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3215  *      in any physical maps.
3216  */
3217 boolean_t
3218 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3219 {
3220         pv_entry_t pv;
3221         pt_entry_t *pte;
3222         boolean_t rv;
3223
3224         rv = FALSE;
3225         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3226                 return (rv);
3227
3228         sched_pin();
3229         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3230         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3231                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3232                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3233                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
3234                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3235                 if (rv)
3236                         break;
3237         }
3238         sched_unpin();
3239         return (rv);
3240 }
3241
3242 /*
3243  *      pmap_is_prefaultable:
3244  *
3245  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3246  *      for prefault.
3247  */
3248 boolean_t
3249 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3250 {
3251         pt_entry_t *pte;
3252         boolean_t rv;
3253
3254         rv = FALSE;
3255 #ifdef XEN
3256         /*
3257          * disable prefaulting to start off
3258          */
3259         return (rv);
3260 #endif  
3261         PMAP_LOCK(pmap);
3262         if (*pmap_pde(pmap, addr)) {
3263                 pte = vtopte(addr);
3264                 rv = *pte == 0;
3265         }
3266         PMAP_UNLOCK(pmap);
3267         return (rv);
3268 }
3269
3270
3271 void
3272 pmap_map_readonly(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3273 {
3274         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3275         for (i = 0; i < npages; i++) {
3276                 pt_entry_t *pte;
3277                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3278                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte & ~(PG_RW|PG_M)));
3279                 PMAP_MARK_PRIV(xpmap_mtop(*pte));
3280                 pmap_pte_release(pte);
3281         }
3282 }
3283
3284 void
3285 pmap_map_readwrite(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3286 {
3287         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3288         for (i = 0; i < npages; i++) {
3289                 pt_entry_t *pte;
3290                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3291                 PMAP_MARK_UNPRIV(xpmap_mtop(*pte));
3292                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte) | (PG_RW|PG_M));
3293                 pmap_pte_release(pte);
3294         }
3295 }
3296
3297 /*
3298  *      Clear the given bit in each of the given page's ptes.  The bit is
3299  *      expressed as a 32-bit mask.  Consequently, if the pte is 64 bits in
3300  *      size, only a bit within the least significant 32 can be cleared.
3301  */
3302 static __inline void
3303 pmap_clear_ptes(vm_page_t m, int bit)
3304 {
3305         register pv_entry_t pv;
3306         pt_entry_t pbits, *pte;
3307
3308         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) ||
3309             (bit == PG_RW && (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0))
3310                 return;
3311
3312         sched_pin();
3313         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3314         /*
3315          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3316          * setting RO do we need to clear the VAC?
3317          */
3318         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3319                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3320                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3321 retry:
3322                 pbits = *pte;
3323                 if (pbits & bit) {
3324                         if (bit == PG_RW) {
3325                                 /*
3326                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3327                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
3328                                  * significant 32 bits.
3329                                  */
3330 #ifdef XEN
3331                                 PT_SET_VA_MA(pte, (pbits & ~(PG_RW|PG_M)), TRUE);
3332                                 if (*pte != (pbits & ~(PG_RW|PG_M)))
3333                                         goto retry;
3334 #else                           
3335                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, pbits,
3336                                     pbits & ~(PG_RW | PG_M)))
3337                                         goto retry;
3338 #endif
3339                                 if (pbits & PG_M) {
3340                                         vm_page_dirty(m);
3341                                 }
3342                         } else {
3343 #ifdef XEN
3344                                 PT_SET_VA_MA(pte, pbits & ~bit, TRUE); 
3345 #else                           
3346                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, bit);
3347 #endif
3348                         }
3349                         pmap_invalidate_page(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3350                 }
3351                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3352         }
3353         if (bit == PG_RW)
3354                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3355         sched_unpin();
3356 }
3357
3358 /*
3359  *      pmap_page_protect:
3360  *
3361  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3362  */
3363 void
3364 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3365 {
3366         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3367                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3368                         pmap_clear_ptes(m, PG_RW);
3369                 } else {
3370                         pmap_remove_all(m);
3371                 }
3372         }
3373 }
3374
3375 /*
3376  *      pmap_ts_referenced:
3377  *
3378  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3379  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3380  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3381  *      reference bits set.
3382  *
3383  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3384  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3385  *      optimal aging of shared pages.
3386  */
3387 int
3388 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3389 {
3390         register pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3391         pt_entry_t *pte;
3392         pt_entry_t v;
3393         int rtval = 0;
3394
3395         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3396                 return (rtval);
3397
3398         sched_pin();
3399         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3400         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3401
3402                 pvf = pv;
3403
3404                 do {
3405                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3406
3407                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3408
3409                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3410
3411                         PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3412                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3413
3414                         if (pte && ((v = *pte) & PG_A) != 0) {
3415 #ifdef XEN
3416                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, FALSE);
3417 #else
3418                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
3419 #endif
3420                                 pmap_invalidate_page(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3421
3422                                 rtval++;
3423                                 if (rtval > 4) {
3424                                         PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3425                                         break;
3426                                 }
3427                         }
3428                         PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3429                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3430         }
3431         PT_UPDATES_FLUSH();
3432         sched_unpin();
3433
3434         return (rtval);
3435 }
3436
3437 /*
3438  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3439  */
3440 void
3441 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3442 {
3443         pmap_clear_ptes(m, PG_M);
3444 }
3445
3446 /*
3447  *      pmap_clear_reference:
3448  *
3449  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3450  */
3451 void
3452 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3453 {
3454         pmap_clear_ptes(m, PG_A);
3455 }
3456
3457 /*
3458  * Miscellaneous support routines follow
3459  */
3460
3461 /*
3462  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3463  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3464  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3465  * NOT real memory.
3466  */
3467 void *
3468 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
3469 {
3470         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3471
3472         offset = pa & PAGE_MASK;
3473         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3474         pa = pa & PG_FRAME;
3475
3476         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
3477                 va = KERNBASE + pa;
3478         else
3479                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3480         if (!va)
3481                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3482
3483         for (tmpva = va; size > 0; ) {
3484                 pmap_kenter_attr(tmpva, pa, mode);
3485                 size -= PAGE_SIZE;
3486                 tmpva += PAGE_SIZE;
3487                 pa += PAGE_SIZE;
3488         }
3489         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3490         pmap_invalidate_cache();
3491         return ((void *)(va + offset));
3492 }
3493
3494 void *
3495 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3496 {
3497
3498         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
3499 }
3500
3501 void *
3502 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3503 {
3504
3505         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
3506 }
3507
3508 void
3509 pmap_unmapdev(va, size)
3510         vm_offset_t va;
3511         vm_size_t size;
3512 {
3513         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3514
3515         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
3516                 return;
3517         base = va & PG_FRAME;
3518         offset = va & PAGE_MASK;
3519         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3520         critical_enter();
3521         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
3522                 pmap_kremove(tmpva);
3523         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3524         critical_exit();
3525         kmem_free(kernel_map, base, size);
3526 }
3527
3528 int
3529 pmap_change_attr(va, size, mode)
3530         vm_offset_t va;
3531         vm_size_t size;
3532         int mode;
3533 {
3534         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3535         pt_entry_t *pte;
3536         vm_paddr_t opte, npte;
3537         pd_entry_t *pde;
3538
3539         base = va & PG_FRAME;
3540         offset = va & PAGE_MASK;
3541         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3542
3543         /* Only supported on kernel virtual addresses. */
3544         if (base <= VM_MAXUSER_ADDRESS)
3545                 return (EINVAL);
3546
3547         /* 4MB pages and pages that aren't mapped aren't supported. */
3548         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE) {
3549                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
3550                 if (*pde & PG_PS)
3551                         return (EINVAL);
3552                 if (*pde == 0)
3553                         return (EINVAL);
3554                 pte = vtopte(va);
3555                 if (*pte == 0)
3556                         return (EINVAL);
3557         }
3558
3559         /*
3560          * Ok, all the pages exist and are 4k, so run through them updating
3561          * their cache mode.
3562          */
3563         for (tmpva = base; size > 0; ) {
3564                 pte = vtopte(tmpva);
3565
3566                 /*
3567                  * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
3568                  * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
3569                  */
3570                 do {
3571                         opte = *pte;
3572                         npte = opte & ~(PG_PTE_PAT | PG_NC_PCD | PG_NC_PWT);
3573                         npte |= pmap_cache_bits(mode, 0);
3574 #ifdef XEN
3575                         PT_SET_VA_MA(pte, npte, TRUE);
3576 #endif                  
3577                 }
3578 #ifdef XEN
3579                 while (npte != opte && (*pte != npte));
3580 #else           
3581                 while (npte != opte &&
3582                     !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
3583 #endif
3584                 tmpva += PAGE_SIZE;
3585                 size -= PAGE_SIZE;
3586         }
3587
3588         /*
3589          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that shouldn't
3590          * be, etc.
3591          */    
3592         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
3593         pmap_invalidate_cache();
3594         return (0);
3595 }
3596
3597 /*
3598  * perform the pmap work for mincore
3599  */
3600 int
3601 pmap_mincore(pmap, addr)
3602         pmap_t pmap;
3603         vm_offset_t addr;
3604 {
3605         pt_entry_t *ptep, pte;
3606         vm_page_t m;
3607         int val = 0;
3608         
3609         PMAP_LOCK(pmap);
3610         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3611         pte = (ptep != NULL) ? PT_GET(ptep) : 0;
3612         pmap_pte_release(ptep);
3613         PMAP_UNLOCK(pmap);
3614
3615         if (pte != 0) {
3616                 vm_paddr_t pa;
3617
3618                 val = MINCORE_INCORE;
3619                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3620                         return val;
3621
3622                 pa = pte & PG_FRAME;
3623
3624                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3625
3626                 /*
3627                  * Modified by us
3628                  */
3629                 if (pte & PG_M)
3630                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3631                 else {
3632                         /*
3633                          * Modified by someone else
3634                          */
3635                         vm_page_lock_queues();
3636                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3637                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3638                         vm_page_unlock_queues();
3639                 }
3640                 /*
3641                  * Referenced by us
3642                  */
3643                 if (pte & PG_A)
3644                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3645                 else {
3646                         /*
3647                          * Referenced by someone else
3648                          */
3649                         vm_page_lock_queues();
3650                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3651                             pmap_ts_referenced(m)) {
3652                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3653                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3654                         }
3655                         vm_page_unlock_queues();
3656                 }
3657         } 
3658         return val;
3659 }
3660
3661 void
3662 pmap_activate(struct thread *td)
3663 {
3664         pmap_t  pmap, oldpmap;
3665         u_int32_t  cr3;
3666
3667         critical_enter();
3668         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
3669         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3670 #if defined(SMP)
3671         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3672         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3673 #else
3674         oldpmap->pm_active &= ~1;
3675         pmap->pm_active |= 1;
3676 #endif
3677 #ifdef PAE
3678         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
3679 #else
3680         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3681 #endif
3682         /*
3683          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
3684          */
3685         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
3686         PT_UPDATES_FLUSH();
3687         load_cr3(cr3);
3688         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3689         critical_exit();
3690 }
3691
3692 vm_offset_t
3693 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3694 {
3695
3696         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3697                 return addr;
3698         }
3699
3700         addr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
3701         return addr;
3702 }
3703
3704
3705 #if defined(PMAP_DEBUG)
3706 pmap_pid_dump(int pid)
3707 {
3708         pmap_t pmap;
3709         struct proc *p;
3710         int npte = 0;
3711         int index;
3712
3713         sx_slock(&allproc_lock);
3714         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
3715                 if (p->p_pid != pid)
3716                         continue;
3717
3718                 if (p->p_vmspace) {
3719                         int i,j;
3720                         index = 0;
3721                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3722                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
3723                                 pd_entry_t *pde;
3724                                 pt_entry_t *pte;
3725                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
3726                                 
3727                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3728                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3729                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
3730                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3731                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3732                                                         if (index) {
3733                                                                 index = 0;
3734                                                                 printf("\n");
3735                                                         }
3736                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
3737                                                         return npte;
3738                                                 }
3739                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
3740                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3741                                                         pt_entry_t pa;
3742                                                         vm_page_t m;
3743                                                         pa = PT_GET(pte);
3744                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3745                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3746                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3747                                                         npte++;
3748                                                         index++;
3749                                                         if (index >= 2) {
3750                                                                 index = 0;
3751                                                                 printf("\n");
3752                                                         } else {
3753                                                                 printf(" ");
3754                                                         }
3755                                                 }
3756                                         }
3757                                 }
3758                         }
3759                 }
3760         }
3761         sx_sunlock(&allproc_lock);
3762         return npte;
3763 }
3764 #endif
3765
3766 #if defined(DEBUG)
3767
3768 static void     pads(pmap_t pm);
3769 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
3770
3771 /* print address space of pmap*/
3772 static void
3773 pads(pmap_t pm)
3774 {
3775         int i, j;
3776         vm_paddr_t va;
3777         pt_entry_t *ptep;
3778
3779         if (pm == kernel_pmap)
3780                 return;
3781         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
3782                 if (pm->pm_pdir[i])
3783                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
3784                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3785                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3786                                         continue;
3787                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3788                                         continue;
3789                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3790                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3791                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
3792                         };
3793
3794 }
3795
3796 void
3797 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3798 {
3799         pv_entry_t pv;
3800         vm_page_t m;
3801
3802         printf("pa %x", pa);
3803         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3804         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3805                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3806                 pads(pv->pv_pmap);
3807         }
3808         printf(" ");
3809 }
3810 #endif