sys/kern/kern_fork.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
   8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      @(#)kern_fork.c 8.6 (Berkeley) 4/8/94
  35  * $FreeBSD: src/sys/kern/kern_fork.c,v 1.72.2.14 2003/06/26 04:15:10 silby Exp $
  36  */
  37
  38 #include "opt_ktrace.h"
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/sysproto.h>
  43 #include <sys/filedesc.h>
  44 #include <sys/kernel.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/malloc.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/resourcevar.h>
  49 #include <sys/vnode.h>
  50 #include <sys/acct.h>
  51 #include <sys/ktrace.h>
  52 #include <sys/unistd.h>
  53 #include <sys/jail.h>
  54 #include <sys/lwp.h>
  55
  56 #include <vm/vm.h>
  57 #include <sys/lock.h>
  58 #include <vm/pmap.h>
  59 #include <vm/vm_map.h>
  60 #include <vm/vm_extern.h>
  61
  62 #include <sys/vmmeter.h>
  63 #include <sys/refcount.h>
  64 #include <sys/thread2.h>
  65 #include <sys/signal2.h>
  66 #include <sys/spinlock2.h>
  67
  68 #include <sys/dsched.h>
  69
  70 static MALLOC_DEFINE(M_ATFORK, "atfork", "atfork callback");
  71 static MALLOC_DEFINE(M_REAPER, "reaper", "process reapers");
  72
  73 /*
  74  * These are the stuctures used to create a callout list for things to do
  75  * when forking a process
  76  */
  77 struct forklist {
  78         forklist_fn function;
  79         TAILQ_ENTRY(forklist) next;
  80 };
  81
  82 TAILQ_HEAD(forklist_head, forklist);
  83 static struct forklist_head fork_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(fork_list);
  84
  85 static struct lwp       *lwp_fork(struct lwp *, struct proc *, int flags,
  86                             const cpumask_t *mask);
  87 static int              lwp_create1(struct lwp_params *params,
  88                             const cpumask_t *mask);
  89
  90 int forksleep; /* Place for fork1() to sleep on. */
  91
  92 /*
  93  * Red-Black tree support for LWPs
  94  */
  95
  96 static int
  97 rb_lwp_compare(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2)
  98 {
  99         if (lp1->lwp_tid < lp2->lwp_tid)
 100                 return(-1);
 101         if (lp1->lwp_tid > lp2->lwp_tid)
 102                 return(1);
 103         return(0);
 104 }
 105
 106 RB_GENERATE2(lwp_rb_tree, lwp, u.lwp_rbnode, rb_lwp_compare, lwpid_t, lwp_tid);
 107
 108 /*
 109  * fork() system call
 110  */
 111 int
 112 sys_fork(struct fork_args *uap)
 113 {
 114         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 115         struct proc *p2;
 116         int error;
 117
 118         error = fork1(lp, RFFDG | RFPROC | RFPGLOCK, &p2);
 119         if (error == 0) {
 120                 PHOLD(p2);
 121                 start_forked_proc(lp, p2);
 122                 uap->sysmsg_fds[0] = p2->p_pid;
 123                 uap->sysmsg_fds[1] = 0;
 124                 PRELE(p2);
 125         }
 126         return error;
 127 }
 128
 129 /*
 130  * vfork() system call
 131  */
 132 int
 133 sys_vfork(struct vfork_args *uap)
 134 {
 135         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 136         struct proc *p2;
 137         int error;
 138
 139         error = fork1(lp, RFFDG | RFPROC | RFPPWAIT | RFMEM | RFPGLOCK, &p2);
 140         if (error == 0) {
 141                 PHOLD(p2);
 142                 start_forked_proc(lp, p2);
 143                 uap->sysmsg_fds[0] = p2->p_pid;
 144                 uap->sysmsg_fds[1] = 0;
 145                 PRELE(p2);
 146         }
 147         return error;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Handle rforks.  An rfork may (1) operate on the current process without
 152  * creating a new, (2) create a new process that shared the current process's
 153  * vmspace, signals, and/or descriptors, or (3) create a new process that does
 154  * not share these things (normal fork).
 155  *
 156  * Note that we only call start_forked_proc() if a new process is actually
 157  * created.
 158  *
 159  * rfork { int flags }
 160  */
 161 int
 162 sys_rfork(struct rfork_args *uap)
 163 {
 164         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 165         struct proc *p2;
 166         int error;
 167
 168         if ((uap->flags & RFKERNELONLY) != 0)
 169                 return (EINVAL);
 170
 171         error = fork1(lp, uap->flags | RFPGLOCK, &p2);
 172         if (error == 0) {
 173                 if (p2) {
 174                         PHOLD(p2);
 175                         start_forked_proc(lp, p2);
 176                         uap->sysmsg_fds[0] = p2->p_pid;
 177                         uap->sysmsg_fds[1] = 0;
 178                         PRELE(p2);
 179                 } else {
 180                         uap->sysmsg_fds[0] = 0;
 181                         uap->sysmsg_fds[1] = 0;
 182                 }
 183         }
 184         return error;
 185 }
 186
 187 static int
 188 lwp_create1(struct lwp_params *uprm, const cpumask_t *umask)
 189 {
 190         struct proc *p = curproc;
 191         struct lwp *lp;
 192         struct lwp_params params;
 193         cpumask_t *mask = NULL, mask0;
 194         int error;
 195
 196         error = copyin(uprm, &params, sizeof(params));
 197         if (error)
 198                 goto fail2;
 199
 200         if (umask != NULL) {
 201                 error = copyin(umask, &mask0, sizeof(mask0));
 202                 if (error)
 203                         goto fail2;
 204                 CPUMASK_ANDMASK(mask0, smp_active_mask);
 205                 if (CPUMASK_TESTNZERO(mask0))
 206                         mask = &mask0;
 207         }
 208
 209         lwkt_gettoken(&p->p_token);
 210         plimit_lwp_fork(p);     /* force exclusive access */
 211         lp = lwp_fork(curthread->td_lwp, p, RFPROC | RFMEM, mask);
 212         error = cpu_prepare_lwp(lp, &params);
 213         if (error)
 214                 goto fail;
 215         if (params.lwp_tid1 != NULL &&
 216             (error = copyout(&lp->lwp_tid, params.lwp_tid1, sizeof(lp->lwp_tid))))
 217                 goto fail;
 218         if (params.lwp_tid2 != NULL &&
 219             (error = copyout(&lp->lwp_tid, params.lwp_tid2, sizeof(lp->lwp_tid))))
 220                 goto fail;
 221
 222         /*
 223          * Now schedule the new lwp.
 224          */
 225         p->p_usched->resetpriority(lp);
 226         crit_enter();
 227         lp->lwp_stat = LSRUN;
 228         p->p_usched->setrunqueue(lp);
 229         crit_exit();
 230         lwkt_reltoken(&p->p_token);
 231
 232         return (0);
 233
 234 fail:
 235         /*
 236          * Make sure no one is using this lwp, before it is removed from
 237          * the tree.  If we didn't wait it here, lwp tree iteration with
 238          * blocking operation would be broken.
 239          */
 240         while (lp->lwp_lock > 0)
 241                 tsleep(lp, 0, "lwpfail", 1);
 242         lwp_rb_tree_RB_REMOVE(&p->p_lwp_tree, lp);
 243         --p->p_nthreads;
 244         /* lwp_dispose expects an exited lwp, and a held proc */
 245         atomic_set_int(&lp->lwp_mpflags, LWP_MP_WEXIT);
 246         lp->lwp_thread->td_flags |= TDF_EXITING;
 247         lwkt_remove_tdallq(lp->lwp_thread);
 248         PHOLD(p);
 249         biosched_done(lp->lwp_thread);
 250         dsched_exit_thread(lp->lwp_thread);
 251         lwp_dispose(lp);
 252         lwkt_reltoken(&p->p_token);
 253 fail2:
 254         return (error);
 255 }
 256
 257 /*
 258  * Low level thread create used by pthreads.
 259  */
 260 int
 261 sys_lwp_create(struct lwp_create_args *uap)
 262 {
 263
 264         return (lwp_create1(uap->params, NULL));
 265 }
 266
 267 int
 268 sys_lwp_create2(struct lwp_create2_args *uap)
 269 {
 270
 271         return (lwp_create1(uap->params, uap->mask));
 272 }
 273
 274 int     nprocs = 1;             /* process 0 */
 275
 276 int
 277 fork1(struct lwp *lp1, int flags, struct proc **procp)
 278 {
 279         struct proc *p1 = lp1->lwp_proc;
 280         struct proc *p2;
 281         struct proc *pptr;
 282         struct pgrp *p1grp;
 283         struct pgrp *plkgrp;
 284         struct sysreaper *reap;
 285         uid_t uid;
 286         int ok, error;
 287         static int curfail = 0;
 288         static struct timeval lastfail;
 289         struct forklist *ep;
 290         struct filedesc_to_leader *fdtol;
 291
 292         if ((flags & (RFFDG|RFCFDG)) == (RFFDG|RFCFDG))
 293                 return (EINVAL);
 294
 295         lwkt_gettoken(&p1->p_token);
 296         plkgrp = NULL;
 297         p2 = NULL;
 298
 299         /*
 300          * Here we don't create a new process, but we divorce
 301          * certain parts of a process from itself.
 302          */
 303         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 304                 /*
 305                  * This kind of stunt does not work anymore if
 306                  * there are native threads (lwps) running
 307                  */
 308                 if (p1->p_nthreads != 1) {
 309                         error = EINVAL;
 310                         goto done;
 311                 }
 312
 313                 vm_fork(p1, 0, flags);
 314
 315                 /*
 316                  * Close all file descriptors.
 317                  */
 318                 if (flags & RFCFDG) {
 319                         struct filedesc *fdtmp;
 320                         fdtmp = fdinit(p1);
 321                         fdfree(p1, fdtmp);
 322                 }
 323
 324                 /*
 325                  * Unshare file descriptors (from parent.)
 326                  */
 327                 if (flags & RFFDG) {
 328                         if (p1->p_fd->fd_refcnt > 1) {
 329                                 struct filedesc *newfd;
 330                                 error = fdcopy(p1, &newfd);
 331                                 if (error != 0) {
 332                                         error = ENOMEM;
 333                                         goto done;
 334                                 }
 335                                 fdfree(p1, newfd);
 336                         }
 337                 }
 338                 *procp = NULL;
 339                 error = 0;
 340                 goto done;
 341         }
 342
 343         /*
 344          * Interlock against process group signal delivery.  If signals
 345          * are pending after the interlock is obtained we have to restart
 346          * the system call to process the signals.  If we don't the child
 347          * can miss a pgsignal (such as ^C) sent during the fork.
 348          *
 349          * We can't use CURSIG() here because it will process any STOPs
 350          * and cause the process group lock to be held indefinitely.  If
 351          * a STOP occurs, the fork will be restarted after the CONT.
 352          */
 353         p1grp = p1->p_pgrp;
 354         if ((flags & RFPGLOCK) && (plkgrp = p1->p_pgrp) != NULL) {
 355                 pgref(plkgrp);
 356                 lockmgr(&plkgrp->pg_lock, LK_SHARED);
 357                 if (CURSIG_NOBLOCK(lp1)) {
 358                         error = ERESTART;
 359                         goto done;
 360                 }
 361         }
 362
 363         /*
 364          * Although process entries are dynamically created, we still keep
 365          * a global limit on the maximum number we will create.  Don't allow
 366          * a nonprivileged user to use the last ten processes; don't let root
 367          * exceed the limit. The variable nprocs is the current number of
 368          * processes, maxproc is the limit.
 369          */
 370         uid = lp1->lwp_thread->td_ucred->cr_ruid;
 371         if ((nprocs >= maxproc - 10 && uid != 0) || nprocs >= maxproc) {
 372                 if (ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1))
 373                         kprintf("maxproc limit exceeded by uid %d, please "
 374                                "see tuning(7) and login.conf(5).\n", uid);
 375                 tsleep(&forksleep, 0, "fork", hz / 2);
 376                 error = EAGAIN;
 377                 goto done;
 378         }
 379
 380         /*
 381          * Increment the nprocs resource before blocking can occur.  There
 382          * are hard-limits as to the number of processes that can run.
 383          */
 384         atomic_add_int(&nprocs, 1);
 385
 386         /*
 387          * Increment the count of procs running with this uid. Don't allow
 388          * a nonprivileged user to exceed their current limit.
 389          */
 390         ok = chgproccnt(lp1->lwp_thread->td_ucred->cr_ruidinfo, 1,
 391                 (uid != 0) ? p1->p_rlimit[RLIMIT_NPROC].rlim_cur : 0);
 392         if (!ok) {
 393                 /*
 394                  * Back out the process count
 395                  */
 396                 atomic_add_int(&nprocs, -1);
 397                 if (ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1))
 398                         kprintf("maxproc limit exceeded by uid %d, please "
 399                                "see tuning(7) and login.conf(5).\n", uid);
 400                 tsleep(&forksleep, 0, "fork", hz / 2);
 401                 error = EAGAIN;
 402                 goto done;
 403         }
 404
 405         /*
 406          * Allocate a new process, don't get fancy: zero the structure.
 407          */
 408         p2 = kmalloc(sizeof(struct proc), M_PROC, M_WAITOK|M_ZERO);
 409
 410         /*
 411          * Core initialization.  SIDL is a safety state that protects the
 412          * partially initialized process once it starts getting hooked
 413          * into system structures and becomes addressable.
 414          *
 415          * We must be sure to acquire p2->p_token as well, we must hold it
 416          * once the process is on the allproc list to avoid things such
 417          * as competing modifications to p_flags.
 418          */
 419         mycpu->gd_forkid += ncpus;
 420         p2->p_forkid = mycpu->gd_forkid + mycpu->gd_cpuid;
 421         p2->p_lasttid = -1;     /* first tid will be 0 */
 422         p2->p_stat = SIDL;
 423
 424         /*
 425          * NOTE: Process 0 will not have a reaper, but process 1 (init) and
 426          *       all other processes always will.
 427          */
 428         if ((reap = p1->p_reaper) != NULL) {
 429                 reaper_hold(reap);
 430                 p2->p_reaper = reap;
 431         } else {
 432                 p2->p_reaper = NULL;
 433         }
 434
 435         RB_INIT(&p2->p_lwp_tree);
 436         spin_init(&p2->p_spin, "procfork1");
 437         lwkt_token_init(&p2->p_token, "proc");
 438         lwkt_gettoken(&p2->p_token);
 439
 440         /*
 441          * Setup linkage for kernel based threading XXX lwp.  Also add the
 442          * process to the allproclist.
 443          *
 444          * The process structure is addressable after this point.
 445          */
 446         if (flags & RFTHREAD) {
 447                 p2->p_peers = p1->p_peers;
 448                 p1->p_peers = p2;
 449                 p2->p_leader = p1->p_leader;
 450         } else {
 451                 p2->p_leader = p2;
 452         }
 453         proc_add_allproc(p2);
 454
 455         /*
 456          * Initialize the section which is copied verbatim from the parent.
 457          */
 458         bcopy(&p1->p_startcopy, &p2->p_startcopy,
 459               ((caddr_t)&p2->p_endcopy - (caddr_t)&p2->p_startcopy));
 460
 461         /*
 462          * Duplicate sub-structures as needed.  Increase reference counts
 463          * on shared objects.
 464          *
 465          * NOTE: because we are now on the allproc list it is possible for
 466          *       other consumers to gain temporary references to p2
 467          *       (p2->p_lock can change).
 468          */
 469         if (p1->p_flags & P_PROFIL)
 470                 startprofclock(p2);
 471         p2->p_ucred = crhold(lp1->lwp_thread->td_ucred);
 472
 473         if (jailed(p2->p_ucred))
 474                 p2->p_flags |= P_JAILED;
 475
 476         if (p2->p_args)
 477                 refcount_acquire(&p2->p_args->ar_ref);
 478
 479         p2->p_usched = p1->p_usched;
 480         /* XXX: verify copy of the secondary iosched stuff */
 481         dsched_enter_proc(p2);
 482
 483         if (flags & RFSIGSHARE) {
 484                 p2->p_sigacts = p1->p_sigacts;
 485                 refcount_acquire(&p2->p_sigacts->ps_refcnt);
 486         } else {
 487                 p2->p_sigacts = kmalloc(sizeof(*p2->p_sigacts),
 488                                         M_SUBPROC, M_WAITOK);
 489                 bcopy(p1->p_sigacts, p2->p_sigacts, sizeof(*p2->p_sigacts));
 490                 refcount_init(&p2->p_sigacts->ps_refcnt, 1);
 491         }
 492         if (flags & RFLINUXTHPN)
 493                 p2->p_sigparent = SIGUSR1;
 494         else
 495                 p2->p_sigparent = SIGCHLD;
 496
 497         /* bump references to the text vnode (for procfs) */
 498         p2->p_textvp = p1->p_textvp;
 499         if (p2->p_textvp)
 500                 vref(p2->p_textvp);
 501
 502         /* copy namecache handle to the text file */
 503         if (p1->p_textnch.mount)
 504                 cache_copy(&p1->p_textnch, &p2->p_textnch);
 505
 506         /*
 507          * Handle file descriptors
 508          */
 509         if (flags & RFCFDG) {
 510                 p2->p_fd = fdinit(p1);
 511                 fdtol = NULL;
 512         } else if (flags & RFFDG) {
 513                 error = fdcopy(p1, &p2->p_fd);
 514                 if (error != 0) {
 515                         error = ENOMEM;
 516                         goto done;
 517                 }
 518                 fdtol = NULL;
 519         } else {
 520                 p2->p_fd = fdshare(p1);
 521                 if (p1->p_fdtol == NULL) {
 522                         p1->p_fdtol = filedesc_to_leader_alloc(NULL,
 523                                                                p1->p_leader);
 524                 }
 525                 if ((flags & RFTHREAD) != 0) {
 526                         /*
 527                          * Shared file descriptor table and
 528                          * shared process leaders.
 529                          */
 530                         fdtol = p1->p_fdtol;
 531                         fdtol->fdl_refcount++;
 532                 } else {
 533                         /*
 534                          * Shared file descriptor table, and
 535                          * different process leaders
 536                          */
 537                         fdtol = filedesc_to_leader_alloc(p1->p_fdtol, p2);
 538                 }
 539         }
 540         p2->p_fdtol = fdtol;
 541         p2->p_limit = plimit_fork(p1);
 542
 543         /*
 544          * Preserve some more flags in subprocess.  P_PROFIL has already
 545          * been preserved.
 546          */
 547         p2->p_flags |= p1->p_flags & P_SUGID;
 548         if (p1->p_session->s_ttyvp != NULL && (p1->p_flags & P_CONTROLT))
 549                 p2->p_flags |= P_CONTROLT;
 550         if (flags & RFPPWAIT) {
 551                 p2->p_flags |= P_PPWAIT;
 552                 if (p1->p_upmap)
 553                         atomic_add_int(&p1->p_upmap->invfork, 1);
 554         }
 555
 556         /*
 557          * Inherit the virtual kernel structure (allows a virtual kernel
 558          * to fork to simulate multiple cpus).
 559          */
 560         if (p1->p_vkernel)
 561                 vkernel_inherit(p1, p2);
 562
 563         /*
 564          * Once we are on a pglist we may receive signals.  XXX we might
 565          * race a ^C being sent to the process group by not receiving it
 566          * at all prior to this line.
 567          */
 568         pgref(p1grp);
 569         lwkt_gettoken(&p1grp->pg_token);
 570         LIST_INSERT_AFTER(p1, p2, p_pglist);
 571         lwkt_reltoken(&p1grp->pg_token);
 572
 573         /*
 574          * Attach the new process to its parent.
 575          *
 576          * If RFNOWAIT is set, the newly created process becomes a child
 577          * of the reaper (typically init).  This effectively disassociates
 578          * the child from the parent.
 579          *
 580          * Temporarily hold pptr for the RFNOWAIT case to avoid ripouts.
 581          */
 582         if (flags & RFNOWAIT) {
 583                 pptr = reaper_get(reap);
 584                 if (pptr == NULL) {
 585                         pptr = initproc;
 586                         PHOLD(pptr);
 587                 }
 588         } else {
 589                 pptr = p1;
 590         }
 591         p2->p_pptr = pptr;
 592         LIST_INIT(&p2->p_children);
 593
 594         lwkt_gettoken(&pptr->p_token);
 595         LIST_INSERT_HEAD(&pptr->p_children, p2, p_sibling);
 596         lwkt_reltoken(&pptr->p_token);
 597
 598         if (flags & RFNOWAIT)
 599                 PRELE(pptr);
 600
 601         varsymset_init(&p2->p_varsymset, &p1->p_varsymset);
 602         callout_init_mp(&p2->p_ithandle);
 603
 604 #ifdef KTRACE
 605         /*
 606          * Copy traceflag and tracefile if enabled.  If not inherited,
 607          * these were zeroed above but we still could have a trace race
 608          * so make sure p2's p_tracenode is NULL.
 609          */
 610         if ((p1->p_traceflag & KTRFAC_INHERIT) && p2->p_tracenode == NULL) {
 611                 p2->p_traceflag = p1->p_traceflag;
 612                 p2->p_tracenode = ktrinherit(p1->p_tracenode);
 613         }
 614 #endif
 615
 616         /*
 617          * This begins the section where we must prevent the parent
 618          * from being swapped.
 619          *
 620          * Gets PRELE'd in the caller in start_forked_proc().
 621          */
 622         PHOLD(p1);
 623
 624         vm_fork(p1, p2, flags);
 625
 626         /*
 627          * Create the first lwp associated with the new proc.
 628          * It will return via a different execution path later, directly
 629          * into userland, after it was put on the runq by
 630          * start_forked_proc().
 631          */
 632         lwp_fork(lp1, p2, flags, NULL);
 633
 634         if (flags == (RFFDG | RFPROC | RFPGLOCK)) {
 635                 mycpu->gd_cnt.v_forks++;
 636                 mycpu->gd_cnt.v_forkpages += p2->p_vmspace->vm_dsize +
 637                                              p2->p_vmspace->vm_ssize;
 638         } else if (flags == (RFFDG | RFPROC | RFPPWAIT | RFMEM | RFPGLOCK)) {
 639                 mycpu->gd_cnt.v_vforks++;
 640                 mycpu->gd_cnt.v_vforkpages += p2->p_vmspace->vm_dsize +
 641                                               p2->p_vmspace->vm_ssize;
 642         } else if (p1 == &proc0) {
 643                 mycpu->gd_cnt.v_kthreads++;
 644                 mycpu->gd_cnt.v_kthreadpages += p2->p_vmspace->vm_dsize +
 645                                                 p2->p_vmspace->vm_ssize;
 646         } else {
 647                 mycpu->gd_cnt.v_rforks++;
 648                 mycpu->gd_cnt.v_rforkpages += p2->p_vmspace->vm_dsize +
 649                                               p2->p_vmspace->vm_ssize;
 650         }
 651
 652         /*
 653          * Both processes are set up, now check if any loadable modules want
 654          * to adjust anything.
 655          *   What if they have an error? XXX
 656          */
 657         TAILQ_FOREACH(ep, &fork_list, next) {
 658                 (*ep->function)(p1, p2, flags);
 659         }
 660
 661         /*
 662          * Set the start time.  Note that the process is not runnable.  The
 663          * caller is responsible for making it runnable.
 664          */
 665         microtime(&p2->p_start);
 666         p2->p_acflag = AFORK;
 667
 668         /*
 669          * tell any interested parties about the new process
 670          */
 671         KNOTE(&p1->p_klist, NOTE_FORK | p2->p_pid);
 672
 673         /*
 674          * Return child proc pointer to parent.
 675          */
 676         *procp = p2;
 677         error = 0;
 678 done:
 679         if (p2)
 680                 lwkt_reltoken(&p2->p_token);
 681         lwkt_reltoken(&p1->p_token);
 682         if (plkgrp) {
 683                 lockmgr(&plkgrp->pg_lock, LK_RELEASE);
 684                 pgrel(plkgrp);
 685         }
 686         return (error);
 687 }
 688
 689 static struct lwp *
 690 lwp_fork(struct lwp *origlp, struct proc *destproc, int flags,
 691     const cpumask_t *mask)
 692 {
 693         globaldata_t gd = mycpu;
 694         struct lwp *lp;
 695         struct thread *td;
 696
 697         lp = kmalloc(sizeof(struct lwp), M_LWP, M_WAITOK|M_ZERO);
 698
 699         lp->lwp_proc = destproc;
 700         lp->lwp_vmspace = destproc->p_vmspace;
 701         lp->lwp_stat = LSRUN;
 702         bcopy(&origlp->lwp_startcopy, &lp->lwp_startcopy,
 703             (unsigned) ((caddr_t)&lp->lwp_endcopy -
 704                         (caddr_t)&lp->lwp_startcopy));
 705         if (mask != NULL)
 706                 lp->lwp_cpumask = *mask;
 707
 708         /*
 709          * Reset the sigaltstack if memory is shared, otherwise inherit
 710          * it.
 711          */
 712         if (flags & RFMEM) {
 713                 lp->lwp_sigstk.ss_flags = SS_DISABLE;
 714                 lp->lwp_sigstk.ss_size = 0;
 715                 lp->lwp_sigstk.ss_sp = NULL;
 716                 lp->lwp_flags &= ~LWP_ALTSTACK;
 717         } else {
 718                 lp->lwp_flags |= origlp->lwp_flags & LWP_ALTSTACK;
 719         }
 720
 721         /*
 722          * Set cpbase to the last timeout that occured (not the upcoming
 723          * timeout).
 724          *
 725          * A critical section is required since a timer IPI can update
 726          * scheduler specific data.
 727          */
 728         crit_enter();
 729         lp->lwp_cpbase = gd->gd_schedclock.time - gd->gd_schedclock.periodic;
 730         destproc->p_usched->heuristic_forking(origlp, lp);
 731         crit_exit();
 732         CPUMASK_ANDMASK(lp->lwp_cpumask, usched_mastermask);
 733         lwkt_token_init(&lp->lwp_token, "lwp_token");
 734         spin_init(&lp->lwp_spin, "lwptoken");
 735
 736         /*
 737          * Assign the thread to the current cpu to begin with so we
 738          * can manipulate it.
 739          */
 740         td = lwkt_alloc_thread(NULL, LWKT_THREAD_STACK, gd->gd_cpuid, 0);
 741         lp->lwp_thread = td;
 742         td->td_ucred = crhold(destproc->p_ucred);
 743         td->td_proc = destproc;
 744         td->td_lwp = lp;
 745         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
 746 #ifdef NO_LWKT_SPLIT_USERPRI
 747         lwkt_setpri(td, TDPRI_USER_NORM);
 748 #else
 749         lwkt_setpri(td, TDPRI_KERN_USER);
 750 #endif
 751         lwkt_set_comm(td, "%s", destproc->p_comm);
 752
 753         /*
 754          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 755          * and make the child ready to run.
 756          */
 757         cpu_fork(origlp, lp, flags);
 758         kqueue_init(&lp->lwp_kqueue, destproc->p_fd);
 759
 760         /*
 761          * Assign a TID to the lp.  Loop until the insert succeeds (returns
 762          * NULL).
 763          *
 764          * If we are in a vfork assign the same TID as the lwp that did the
 765          * vfork().  This way if the user program messes around with
 766          * pthread calls inside the vfork(), it will operate like an
 767          * extension of the (blocked) parent.  Also note that since the
 768          * address space is being shared, insofar as pthreads is concerned,
 769          * the code running in the vfork() is part of the original process.
 770          */
 771         if (flags & RFPPWAIT) {
 772                 lp->lwp_tid = origlp->lwp_tid - 1;
 773         } else {
 774                 lp->lwp_tid = destproc->p_lasttid;
 775         }
 776
 777         do {
 778                 if (++lp->lwp_tid < 0)
 779                         lp->lwp_tid = 1;
 780         } while (lwp_rb_tree_RB_INSERT(&destproc->p_lwp_tree, lp) != NULL);
 781
 782         destproc->p_lasttid = lp->lwp_tid;
 783         destproc->p_nthreads++;
 784
 785         /*
 786          * This flag is set and never cleared.  It means that the process
 787          * was threaded at some point.  Used to improve exit performance.
 788          */
 789         destproc->p_flags |= P_MAYBETHREADED;
 790
 791         return (lp);
 792 }
 793
 794 /*
 795  * The next two functionms are general routines to handle adding/deleting
 796  * items on the fork callout list.
 797  *
 798  * at_fork():
 799  * Take the arguments given and put them onto the fork callout list,
 800  * However first make sure that it's not already there.
 801  * Returns 0 on success or a standard error number.
 802  */
 803 int
 804 at_fork(forklist_fn function)
 805 {
 806         struct forklist *ep;
 807
 808 #ifdef INVARIANTS
 809         /* let the programmer know if he's been stupid */
 810         if (rm_at_fork(function)) {
 811                 kprintf("WARNING: fork callout entry (%p) already present\n",
 812                     function);
 813         }
 814 #endif
 815         ep = kmalloc(sizeof(*ep), M_ATFORK, M_WAITOK|M_ZERO);
 816         ep->function = function;
 817         TAILQ_INSERT_TAIL(&fork_list, ep, next);
 818         return (0);
 819 }
 820
 821 /*
 822  * Scan the exit callout list for the given item and remove it..
 823  * Returns the number of items removed (0 or 1)
 824  */
 825 int
 826 rm_at_fork(forklist_fn function)
 827 {
 828         struct forklist *ep;
 829
 830         TAILQ_FOREACH(ep, &fork_list, next) {
 831                 if (ep->function == function) {
 832                         TAILQ_REMOVE(&fork_list, ep, next);
 833                         kfree(ep, M_ATFORK);
 834                         return(1);
 835                 }
 836         }
 837         return (0);
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Add a forked process to the run queue after any remaining setup, such
 842  * as setting the fork handler, has been completed.
 843  *
 844  * p2 is held by the caller.
 845  */
 846 void
 847 start_forked_proc(struct lwp *lp1, struct proc *p2)
 848 {
 849         struct lwp *lp2 = ONLY_LWP_IN_PROC(p2);
 850         int pflags;
 851
 852         /*
 853          * Move from SIDL to RUN queue, and activate the process's thread.
 854          * Activation of the thread effectively makes the process "a"
 855          * current process, so we do not setrunqueue().
 856          *
 857          * YYY setrunqueue works here but we should clean up the trampoline
 858          * code so we just schedule the LWKT thread and let the trampoline
 859          * deal with the userland scheduler on return to userland.
 860          */
 861         KASSERT(p2->p_stat == SIDL,
 862             ("cannot start forked process, bad status: %p", p2));
 863         p2->p_usched->resetpriority(lp2);
 864         crit_enter();
 865         p2->p_stat = SACTIVE;
 866         lp2->lwp_stat = LSRUN;
 867         p2->p_usched->setrunqueue(lp2);
 868         crit_exit();
 869
 870         /*
 871          * Now can be swapped.
 872          */
 873         PRELE(lp1->lwp_proc);
 874
 875         /*
 876          * Preserve synchronization semantics of vfork.  P_PPWAIT is set in
 877          * the child until it has retired the parent's resources.  The parent
 878          * must wait for the flag to be cleared by the child.
 879          *
 880          * Interlock the flag/tsleep with atomic ops to avoid unnecessary
 881          * p_token conflicts.
 882          *
 883          * XXX Is this use of an atomic op on a field that is not normally
 884          *     manipulated with atomic ops ok?
 885          */
 886         while ((pflags = p2->p_flags) & P_PPWAIT) {
 887                 cpu_ccfence();
 888                 tsleep_interlock(lp1->lwp_proc, 0);
 889                 if (atomic_cmpset_int(&p2->p_flags, pflags, pflags))
 890                         tsleep(lp1->lwp_proc, PINTERLOCKED, "ppwait", 0);
 891         }
 892 }
 893
 894 /*
 895  * procctl (idtype_t idtype, id_t id, int cmd, void *arg)
 896  */
 897 int
 898 sys_procctl(struct procctl_args *uap)
 899 {
 900         struct proc *p = curproc;
 901         struct proc *p2;
 902         struct sysreaper *reap;
 903         union reaper_info udata;
 904         int error;
 905
 906         if (uap->idtype != P_PID || uap->id != (id_t)p->p_pid)
 907                 return EINVAL;
 908
 909         switch(uap->cmd) {
 910         case PROC_REAP_ACQUIRE:
 911                 lwkt_gettoken(&p->p_token);
 912                 reap = kmalloc(sizeof(*reap), M_REAPER, M_WAITOK|M_ZERO);
 913                 if (p->p_reaper == NULL || p->p_reaper->p != p) {
 914                         reaper_init(p, reap);
 915                         error = 0;
 916                 } else {
 917                         kfree(reap, M_REAPER);
 918                         error = EALREADY;
 919                 }
 920                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 921                 break;
 922         case PROC_REAP_RELEASE:
 923                 lwkt_gettoken(&p->p_token);
 924 release_again:
 925                 reap = p->p_reaper;
 926                 KKASSERT(reap != NULL);
 927                 if (reap->p == p) {
 928                         reaper_hold(reap);      /* in case of thread race */
 929                         lockmgr(&reap->lock, LK_EXCLUSIVE);
 930                         if (reap->p != p) {
 931                                 lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
 932                                 reaper_drop(reap);
 933                                 goto release_again;
 934                         }
 935                         reap->p = NULL;
 936                         p->p_reaper = reap->parent;
 937                         if (p->p_reaper)
 938                                 reaper_hold(p->p_reaper);
 939                         lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
 940                         reaper_drop(reap);      /* our ref */
 941                         reaper_drop(reap);      /* old p_reaper ref */
 942                         error = 0;
 943                 } else {
 944                         error = ENOTCONN;
 945                 }
 946                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 947                 break;
 948         case PROC_REAP_STATUS:
 949                 bzero(&udata, sizeof(udata));
 950                 lwkt_gettoken_shared(&p->p_token);
 951                 if ((reap = p->p_reaper) != NULL && reap->p == p) {
 952                         udata.status.flags = reap->flags;
 953                         udata.status.refs = reap->refs - 1; /* minus ours */
 954                 }
 955                 p2 = LIST_FIRST(&p->p_children);
 956                 udata.status.pid_head = p2 ? p2->p_pid : -1;
 957                 lwkt_reltoken(&p->p_token);
 958
 959                 if (uap->data) {
 960                         error = copyout(&udata, uap->data,
 961                                         sizeof(udata.status));
 962                 } else {
 963                         error = 0;
 964                 }
 965                 break;
 966         default:
 967                 error = EINVAL;
 968                 break;
 969         }
 970         return error;
 971 }
 972
 973 /*
 974  * Bump ref on reaper, preventing destruction
 975  */
 976 void
 977 reaper_hold(struct sysreaper *reap)
 978 {
 979         KKASSERT(reap->refs > 0);
 980         refcount_acquire(&reap->refs);
 981 }
 982
 983 /*
 984  * Drop ref on reaper, destroy the structure on the 1->0
 985  * transition and loop on the parent.
 986  */
 987 void
 988 reaper_drop(struct sysreaper *next)
 989 {
 990         struct sysreaper *reap;
 991
 992         while ((reap = next) != NULL) {
 993                 if (refcount_release(&reap->refs)) {
 994                         next = reap->parent;
 995                         KKASSERT(reap->p == NULL);
 996                         reap->parent = NULL;
 997                         kfree(reap, M_REAPER);
 998                 } else {
 999                         next = NULL;
1000                 }
1001         }
1002 }
1003
1004 /*
1005  * Initialize a static or newly allocated reaper structure
1006  */
1007 void
1008 reaper_init(struct proc *p, struct sysreaper *reap)
1009 {
1010         reap->parent = p->p_reaper;
1011         reap->p = p;
1012         if (p == initproc) {
1013                 reap->flags = REAPER_STAT_OWNED | REAPER_STAT_REALINIT;
1014                 reap->refs = 2;
1015         } else {
1016                 reap->flags = REAPER_STAT_OWNED;
1017                 reap->refs = 1;
1018         }
1019         lockinit(&reap->lock, "subrp", 0, 0);
1020         cpu_sfence();
1021         p->p_reaper = reap;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Called with p->p_token held during exit.
1026  *
1027  * This is a bit simpler than RELEASE because there are no threads remaining
1028  * to race.  We only release if we own the reaper, the exit code will handle
1029  * the final p_reaper release.
1030  */
1031 struct sysreaper *
1032 reaper_exit(struct proc *p)
1033 {
1034         struct sysreaper *reap;
1035
1036         /*
1037          * Release acquired reaper
1038          */
1039         if ((reap = p->p_reaper) != NULL && reap->p == p) {
1040                 lockmgr(&reap->lock, LK_EXCLUSIVE);
1041                 p->p_reaper = reap->parent;
1042                 if (p->p_reaper)
1043                         reaper_hold(p->p_reaper);
1044                 reap->p = NULL;
1045                 lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
1046                 reaper_drop(reap);
1047         }
1048
1049         /*
1050          * Return and clear reaper (caller is holding p_token for us)
1051          * (reap->p does not equal p).  Caller must drop it.
1052          */
1053         if ((reap = p->p_reaper) != NULL) {
1054                 p->p_reaper = NULL;
1055         }
1056         return reap;
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Return a held (PHOLD) process representing the reaper for process (p).
1061  * NULL should not normally be returned.  Caller should PRELE() the returned
1062  * reaper process when finished.
1063  *
1064  * Remove dead internal nodes while we are at it.
1065  *
1066  * Process (p)'s token must be held on call.
1067  * The returned process's token is NOT acquired by this routine.
1068  */
1069 struct proc *
1070 reaper_get(struct sysreaper *reap)
1071 {
1072         struct sysreaper *next;
1073         struct proc *reproc;
1074
1075         if (reap == NULL)
1076                 return NULL;
1077
1078         /*
1079          * Extra hold for loop
1080          */
1081         reaper_hold(reap);
1082
1083         while (reap) {
1084                 lockmgr(&reap->lock, LK_SHARED);
1085                 if (reap->p) {
1086                         /*
1087                          * Probable reaper
1088                          */
1089                         if (reap->p) {
1090                                 reproc = reap->p;
1091                                 PHOLD(reproc);
1092                                 lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
1093                                 reaper_drop(reap);
1094                                 return reproc;
1095                         }
1096
1097                         /*
1098                          * Raced, try again
1099                          */
1100                         lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
1101                         continue;
1102                 }
1103
1104                 /*
1105                  * Traverse upwards in the reaper topology, destroy
1106                  * dead internal nodes when possible.
1107                  *
1108                  * NOTE: Our ref on next means that a dead node should
1109                  *       have 2 (ours and reap->parent's).
1110                  */
1111                 next = reap->parent;
1112                 while (next) {
1113                         reaper_hold(next);
1114                         if (next->refs == 2 && next->p == NULL) {
1115                                 lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
1116                                 lockmgr(&reap->lock, LK_EXCLUSIVE);
1117                                 if (next->refs == 2 &&
1118                                     reap->parent == next &&
1119                                     next->p == NULL) {
1120                                         /*
1121                                          * reap->parent inherits ref from next.
1122                                          */
1123                                         reap->parent = next->parent;
1124                                         next->parent = NULL;
1125                                         reaper_drop(next);      /* ours */
1126                                         reaper_drop(next);      /* old parent */
1127                                         next = reap->parent;
1128                                         continue;       /* possible chain */
1129                                 }
1130                         }
1131                         break;
1132                 }
1133                 lockmgr(&reap->lock, LK_RELEASE);
1134                 reaper_drop(reap);
1135                 reap = next;
1136         }
1137         return NULL;
1138 }