sys/kern/kern_fork.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
   7  * All or some portions of this file are derived from material licensed
   8  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
   9  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
  10  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      @(#)kern_fork.c 8.6 (Berkeley) 4/8/94
  37  */
  38
  39 #include <sys/cdefs.h>
  40 __FBSDID("$FreeBSD$");
  41
  42 #include "opt_ktrace.h"
  43 #include "opt_kstack_pages.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/bitstring.h>
  48 #include <sys/sysproto.h>
  49 #include <sys/eventhandler.h>
  50 #include <sys/fcntl.h>
  51 #include <sys/filedesc.h>
  52 #include <sys/jail.h>
  53 #include <sys/kernel.h>
  54 #include <sys/kthread.h>
  55 #include <sys/sysctl.h>
  56 #include <sys/lock.h>
  57 #include <sys/malloc.h>
  58 #include <sys/msan.h>
  59 #include <sys/mutex.h>
  60 #include <sys/priv.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/procdesc.h>
  63 #include <sys/ptrace.h>
  64 #include <sys/racct.h>
  65 #include <sys/resourcevar.h>
  66 #include <sys/sched.h>
  67 #include <sys/syscall.h>
  68 #include <sys/vmmeter.h>
  69 #include <sys/vnode.h>
  70 #include <sys/acct.h>
  71 #include <sys/ktr.h>
  72 #include <sys/ktrace.h>
  73 #include <sys/unistd.h>
  74 #include <sys/sdt.h>
  75 #include <sys/sx.h>
  76 #include <sys/sysent.h>
  77 #include <sys/signalvar.h>
  78
  79 #include <security/audit/audit.h>
  80 #include <security/mac/mac_framework.h>
  81
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/pmap.h>
  84 #include <vm/vm_map.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86 #include <vm/uma.h>
  87
  88 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  89 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  90 dtrace_fork_func_t      dtrace_fasttrap_fork;
  91 #endif
  92
  93 SDT_PROVIDER_DECLARE(proc);
  94 SDT_PROBE_DEFINE3(proc, , , create, "struct proc *", "struct proc *", "int");
  95
  96 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
  97 struct fork_args {
  98         int     dummy;
  99 };
 100 #endif
 101
 102 /* ARGSUSED */
 103 int
 104 sys_fork(struct thread *td, struct fork_args *uap)
 105 {
 106         struct fork_req fr;
 107         int error, pid;
 108
 109         bzero(&fr, sizeof(fr));
 110         fr.fr_flags = RFFDG | RFPROC;
 111         fr.fr_pidp = &pid;
 112         error = fork1(td, &fr);
 113         if (error == 0) {
 114                 td->td_retval[0] = pid;
 115                 td->td_retval[1] = 0;
 116         }
 117         return (error);
 118 }
 119
 120 /* ARGUSED */
 121 int
 122 sys_pdfork(struct thread *td, struct pdfork_args *uap)
 123 {
 124         struct fork_req fr;
 125         int error, fd, pid;
 126
 127         bzero(&fr, sizeof(fr));
 128         fr.fr_flags = RFFDG | RFPROC | RFPROCDESC;
 129         fr.fr_pidp = &pid;
 130         fr.fr_pd_fd = &fd;
 131         fr.fr_pd_flags = uap->flags;
 132         AUDIT_ARG_FFLAGS(uap->flags);
 133         /*
 134          * It is necessary to return fd by reference because 0 is a valid file
 135          * descriptor number, and the child needs to be able to distinguish
 136          * itself from the parent using the return value.
 137          */
 138         error = fork1(td, &fr);
 139         if (error == 0) {
 140                 td->td_retval[0] = pid;
 141                 td->td_retval[1] = 0;
 142                 error = copyout(&fd, uap->fdp, sizeof(fd));
 143         }
 144         return (error);
 145 }
 146
 147 /* ARGSUSED */
 148 int
 149 sys_vfork(struct thread *td, struct vfork_args *uap)
 150 {
 151         struct fork_req fr;
 152         int error, pid;
 153
 154         bzero(&fr, sizeof(fr));
 155         fr.fr_flags = RFFDG | RFPROC | RFPPWAIT | RFMEM;
 156         fr.fr_pidp = &pid;
 157         error = fork1(td, &fr);
 158         if (error == 0) {
 159                 td->td_retval[0] = pid;
 160                 td->td_retval[1] = 0;
 161         }
 162         return (error);
 163 }
 164
 165 int
 166 sys_rfork(struct thread *td, struct rfork_args *uap)
 167 {
 168         struct fork_req fr;
 169         int error, pid;
 170
 171         /* Don't allow kernel-only flags. */
 172         if ((uap->flags & RFKERNELONLY) != 0)
 173                 return (EINVAL);
 174         /* RFSPAWN must not appear with others */
 175         if ((uap->flags & RFSPAWN) != 0 && uap->flags != RFSPAWN)
 176                 return (EINVAL);
 177
 178         AUDIT_ARG_FFLAGS(uap->flags);
 179         bzero(&fr, sizeof(fr));
 180         if ((uap->flags & RFSPAWN) != 0) {
 181                 fr.fr_flags = RFFDG | RFPROC | RFPPWAIT | RFMEM;
 182                 fr.fr_flags2 = FR2_DROPSIG_CAUGHT;
 183         } else {
 184                 fr.fr_flags = uap->flags;
 185         }
 186         fr.fr_pidp = &pid;
 187         error = fork1(td, &fr);
 188         if (error == 0) {
 189                 td->td_retval[0] = pid;
 190                 td->td_retval[1] = 0;
 191         }
 192         return (error);
 193 }
 194
 195 int __exclusive_cache_line      nprocs = 1;             /* process 0 */
 196 int     lastpid = 0;
 197 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, lastpid, CTLFLAG_RD, &lastpid, 0,
 198     "Last used PID");
 199
 200 /*
 201  * Random component to lastpid generation.  We mix in a random factor to make
 202  * it a little harder to predict.  We sanity check the modulus value to avoid
 203  * doing it in critical paths.  Don't let it be too small or we pointlessly
 204  * waste randomness entropy, and don't let it be impossibly large.  Using a
 205  * modulus that is too big causes a LOT more process table scans and slows
 206  * down fork processing as the pidchecked caching is defeated.
 207  */
 208 static int randompid = 0;
 209
 210 static int
 211 sysctl_kern_randompid(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 212 {
 213         int error, pid;
 214
 215         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 216         if (error != 0)
 217                 return(error);
 218         sx_xlock(&allproc_lock);
 219         pid = randompid;
 220         error = sysctl_handle_int(oidp, &pid, 0, req);
 221         if (error == 0 && req->newptr != NULL) {
 222                 if (pid == 0)
 223                         randompid = 0;
 224                 else if (pid == 1)
 225                         /* generate a random PID modulus between 100 and 1123 */
 226                         randompid = 100 + arc4random() % 1024;
 227                 else if (pid < 0 || pid > pid_max - 100)
 228                         /* out of range */
 229                         randompid = pid_max - 100;
 230                 else if (pid < 100)
 231                         /* Make it reasonable */
 232                         randompid = 100;
 233                 else
 234                         randompid = pid;
 235         }
 236         sx_xunlock(&allproc_lock);
 237         return (error);
 238 }
 239
 240 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, randompid,
 241     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
 242     sysctl_kern_randompid, "I",
 243     "Random PID modulus. Special values: 0: disable, 1: choose random value");
 244
 245 extern bitstr_t proc_id_pidmap;
 246 extern bitstr_t proc_id_grpidmap;
 247 extern bitstr_t proc_id_sessidmap;
 248 extern bitstr_t proc_id_reapmap;
 249
 250 /*
 251  * Find an unused process ID
 252  *
 253  * If RFHIGHPID is set (used during system boot), do not allocate
 254  * low-numbered pids.
 255  */
 256 static int
 257 fork_findpid(int flags)
 258 {
 259         pid_t result;
 260         int trypid, random;
 261
 262         /*
 263          * Avoid calling arc4random with procid_lock held.
 264          */
 265         random = 0;
 266         if (__predict_false(randompid))
 267                 random = arc4random() % randompid;
 268
 269         mtx_lock(&procid_lock);
 270
 271         trypid = lastpid + 1;
 272         if (flags & RFHIGHPID) {
 273                 if (trypid < 10)
 274                         trypid = 10;
 275         } else {
 276                 trypid += random;
 277         }
 278 retry:
 279         if (trypid >= pid_max)
 280                 trypid = 2;
 281
 282         bit_ffc_at(&proc_id_pidmap, trypid, pid_max, &result);
 283         if (result == -1) {
 284                 KASSERT(trypid != 2, ("unexpectedly ran out of IDs"));
 285                 trypid = 2;
 286                 goto retry;
 287         }
 288         if (bit_test(&proc_id_grpidmap, result) ||
 289             bit_test(&proc_id_sessidmap, result) ||
 290             bit_test(&proc_id_reapmap, result)) {
 291                 trypid = result + 1;
 292                 goto retry;
 293         }
 294
 295         /*
 296          * RFHIGHPID does not mess with the lastpid counter during boot.
 297          */
 298         if ((flags & RFHIGHPID) == 0)
 299                 lastpid = result;
 300
 301         bit_set(&proc_id_pidmap, result);
 302         mtx_unlock(&procid_lock);
 303
 304         return (result);
 305 }
 306
 307 static int
 308 fork_norfproc(struct thread *td, int flags)
 309 {
 310         int error;
 311         struct proc *p1;
 312
 313         KASSERT((flags & RFPROC) == 0,
 314             ("fork_norfproc called with RFPROC set"));
 315         p1 = td->td_proc;
 316
 317         /*
 318          * Quiesce other threads if necessary.  If RFMEM is not specified we
 319          * must ensure that other threads do not concurrently create a second
 320          * process sharing the vmspace, see vmspace_unshare().
 321          */
 322         if ((p1->p_flag & (P_HADTHREADS | P_SYSTEM)) == P_HADTHREADS &&
 323             ((flags & (RFCFDG | RFFDG)) != 0 || (flags & RFMEM) == 0)) {
 324                 PROC_LOCK(p1);
 325                 if (thread_single(p1, SINGLE_BOUNDARY)) {
 326                         PROC_UNLOCK(p1);
 327                         return (ERESTART);
 328                 }
 329                 PROC_UNLOCK(p1);
 330         }
 331
 332         error = vm_forkproc(td, NULL, NULL, NULL, flags);
 333         if (error)
 334                 goto fail;
 335
 336         /*
 337          * Close all file descriptors.
 338          */
 339         if (flags & RFCFDG) {
 340                 struct filedesc *fdtmp;
 341                 struct pwddesc *pdtmp;
 342                 pdtmp = pdinit(td->td_proc->p_pd, false);
 343                 fdtmp = fdinit(td->td_proc->p_fd, false, NULL);
 344                 pdescfree(td);
 345                 fdescfree(td);
 346                 p1->p_fd = fdtmp;
 347                 p1->p_pd = pdtmp;
 348         }
 349
 350         /*
 351          * Unshare file descriptors (from parent).
 352          */
 353         if (flags & RFFDG) {
 354                 fdunshare(td);
 355                 pdunshare(td);
 356         }
 357
 358 fail:
 359         if ((p1->p_flag & (P_HADTHREADS | P_SYSTEM)) == P_HADTHREADS &&
 360             ((flags & (RFCFDG | RFFDG)) != 0 || (flags & RFMEM) == 0)) {
 361                 PROC_LOCK(p1);
 362                 thread_single_end(p1, SINGLE_BOUNDARY);
 363                 PROC_UNLOCK(p1);
 364         }
 365         return (error);
 366 }
 367
 368 static void
 369 do_fork(struct thread *td, struct fork_req *fr, struct proc *p2, struct thread *td2,
 370     struct vmspace *vm2, struct file *fp_procdesc)
 371 {
 372         struct proc *p1, *pptr;
 373         struct filedesc *fd;
 374         struct filedesc_to_leader *fdtol;
 375         struct pwddesc *pd;
 376         struct sigacts *newsigacts;
 377
 378         p1 = td->td_proc;
 379
 380         PROC_LOCK(p1);
 381         bcopy(&p1->p_startcopy, &p2->p_startcopy,
 382             __rangeof(struct proc, p_startcopy, p_endcopy));
 383         pargs_hold(p2->p_args);
 384         PROC_UNLOCK(p1);
 385
 386         bzero(&p2->p_startzero,
 387             __rangeof(struct proc, p_startzero, p_endzero));
 388
 389         /* Tell the prison that we exist. */
 390         prison_proc_hold(p2->p_ucred->cr_prison);
 391
 392         p2->p_state = PRS_NEW;          /* protect against others */
 393         p2->p_pid = fork_findpid(fr->fr_flags);
 394         AUDIT_ARG_PID(p2->p_pid);
 395
 396         sx_xlock(&allproc_lock);
 397         LIST_INSERT_HEAD(&allproc, p2, p_list);
 398         allproc_gen++;
 399         sx_xunlock(&allproc_lock);
 400
 401         sx_xlock(PIDHASHLOCK(p2->p_pid));
 402         LIST_INSERT_HEAD(PIDHASH(p2->p_pid), p2, p_hash);
 403         sx_xunlock(PIDHASHLOCK(p2->p_pid));
 404
 405         tidhash_add(td2);
 406
 407         /*
 408          * Malloc things while we don't hold any locks.
 409          */
 410         if (fr->fr_flags & RFSIGSHARE)
 411                 newsigacts = NULL;
 412         else
 413                 newsigacts = sigacts_alloc();
 414
 415         /*
 416          * Copy filedesc.
 417          */
 418         if (fr->fr_flags & RFCFDG) {
 419                 pd = pdinit(p1->p_pd, false);
 420                 fd = fdinit(p1->p_fd, false, NULL);
 421                 fdtol = NULL;
 422         } else if (fr->fr_flags & RFFDG) {
 423                 if (fr->fr_flags2 & FR2_SHARE_PATHS)
 424                         pd = pdshare(p1->p_pd);
 425                 else
 426                         pd = pdcopy(p1->p_pd);
 427                 fd = fdcopy(p1->p_fd);
 428                 fdtol = NULL;
 429         } else {
 430                 if (fr->fr_flags2 & FR2_SHARE_PATHS)
 431                         pd = pdcopy(p1->p_pd);
 432                 else
 433                         pd = pdshare(p1->p_pd);
 434                 fd = fdshare(p1->p_fd);
 435                 if (p1->p_fdtol == NULL)
 436                         p1->p_fdtol = filedesc_to_leader_alloc(NULL, NULL,
 437                             p1->p_leader);
 438                 if ((fr->fr_flags & RFTHREAD) != 0) {
 439                         /*
 440                          * Shared file descriptor table, and shared
 441                          * process leaders.
 442                          */
 443                         fdtol = p1->p_fdtol;
 444                         FILEDESC_XLOCK(p1->p_fd);
 445                         fdtol->fdl_refcount++;
 446                         FILEDESC_XUNLOCK(p1->p_fd);
 447                 } else {
 448                         /*
 449                          * Shared file descriptor table, and different
 450                          * process leaders.
 451                          */
 452                         fdtol = filedesc_to_leader_alloc(p1->p_fdtol,
 453                             p1->p_fd, p2);
 454                 }
 455         }
 456         /*
 457          * Make a proc table entry for the new process.
 458          * Start by zeroing the section of proc that is zero-initialized,
 459          * then copy the section that is copied directly from the parent.
 460          */
 461
 462         PROC_LOCK(p2);
 463         PROC_LOCK(p1);
 464
 465         bzero(&td2->td_startzero,
 466             __rangeof(struct thread, td_startzero, td_endzero));
 467
 468         bcopy(&td->td_startcopy, &td2->td_startcopy,
 469             __rangeof(struct thread, td_startcopy, td_endcopy));
 470
 471         bcopy(&p2->p_comm, &td2->td_name, sizeof(td2->td_name));
 472         td2->td_sigstk = td->td_sigstk;
 473         td2->td_flags = TDF_INMEM;
 474         td2->td_lend_user_pri = PRI_MAX;
 475
 476 #ifdef VIMAGE
 477         td2->td_vnet = NULL;
 478         td2->td_vnet_lpush = NULL;
 479 #endif
 480
 481         /*
 482          * Allow the scheduler to initialize the child.
 483          */
 484         thread_lock(td);
 485         sched_fork(td, td2);
 486         thread_unlock(td);
 487
 488         /*
 489          * Duplicate sub-structures as needed.
 490          * Increase reference counts on shared objects.
 491          */
 492         p2->p_flag = P_INMEM;
 493         p2->p_flag2 = p1->p_flag2 & (P2_ASLR_DISABLE | P2_ASLR_ENABLE |
 494             P2_ASLR_IGNSTART | P2_NOTRACE | P2_NOTRACE_EXEC |
 495             P2_PROTMAX_ENABLE | P2_PROTMAX_DISABLE | P2_TRAPCAP |
 496             P2_STKGAP_DISABLE | P2_STKGAP_DISABLE_EXEC | P2_NO_NEW_PRIVS);
 497         p2->p_swtick = ticks;
 498         if (p1->p_flag & P_PROFIL)
 499                 startprofclock(p2);
 500
 501         if (fr->fr_flags & RFSIGSHARE) {
 502                 p2->p_sigacts = sigacts_hold(p1->p_sigacts);
 503         } else {
 504                 sigacts_copy(newsigacts, p1->p_sigacts);
 505                 p2->p_sigacts = newsigacts;
 506                 if ((fr->fr_flags2 & (FR2_DROPSIG_CAUGHT | FR2_KPROC)) != 0) {
 507                         mtx_lock(&p2->p_sigacts->ps_mtx);
 508                         if ((fr->fr_flags2 & FR2_DROPSIG_CAUGHT) != 0)
 509                                 sig_drop_caught(p2);
 510                         if ((fr->fr_flags2 & FR2_KPROC) != 0)
 511                                 p2->p_sigacts->ps_flag |= PS_NOCLDWAIT;
 512                         mtx_unlock(&p2->p_sigacts->ps_mtx);
 513                 }
 514         }
 515
 516         if (fr->fr_flags & RFTSIGZMB)
 517                 p2->p_sigparent = RFTSIGNUM(fr->fr_flags);
 518         else if (fr->fr_flags & RFLINUXTHPN)
 519                 p2->p_sigparent = SIGUSR1;
 520         else
 521                 p2->p_sigparent = SIGCHLD;
 522
 523         if ((fr->fr_flags2 & FR2_KPROC) != 0) {
 524                 p2->p_flag |= P_SYSTEM | P_KPROC;
 525                 td2->td_pflags |= TDP_KTHREAD;
 526         }
 527
 528         p2->p_textvp = p1->p_textvp;
 529         p2->p_fd = fd;
 530         p2->p_fdtol = fdtol;
 531         p2->p_pd = pd;
 532
 533         if (p1->p_flag2 & P2_INHERIT_PROTECTED) {
 534                 p2->p_flag |= P_PROTECTED;
 535                 p2->p_flag2 |= P2_INHERIT_PROTECTED;
 536         }
 537
 538         /*
 539          * p_limit is copy-on-write.  Bump its refcount.
 540          */
 541         lim_fork(p1, p2);
 542
 543         thread_cow_get_proc(td2, p2);
 544
 545         pstats_fork(p1->p_stats, p2->p_stats);
 546
 547         PROC_UNLOCK(p1);
 548         PROC_UNLOCK(p2);
 549
 550         /* Bump references to the text vnode (for procfs). */
 551         if (p2->p_textvp)
 552                 vrefact(p2->p_textvp);
 553
 554         /*
 555          * Set up linkage for kernel based threading.
 556          */
 557         if ((fr->fr_flags & RFTHREAD) != 0) {
 558                 mtx_lock(&ppeers_lock);
 559                 p2->p_peers = p1->p_peers;
 560                 p1->p_peers = p2;
 561                 p2->p_leader = p1->p_leader;
 562                 mtx_unlock(&ppeers_lock);
 563                 PROC_LOCK(p1->p_leader);
 564                 if ((p1->p_leader->p_flag & P_WEXIT) != 0) {
 565                         PROC_UNLOCK(p1->p_leader);
 566                         /*
 567                          * The task leader is exiting, so process p1 is
 568                          * going to be killed shortly.  Since p1 obviously
 569                          * isn't dead yet, we know that the leader is either
 570                          * sending SIGKILL's to all the processes in this
 571                          * task or is sleeping waiting for all the peers to
 572                          * exit.  We let p1 complete the fork, but we need
 573                          * to go ahead and kill the new process p2 since
 574                          * the task leader may not get a chance to send
 575                          * SIGKILL to it.  We leave it on the list so that
 576                          * the task leader will wait for this new process
 577                          * to commit suicide.
 578                          */
 579                         PROC_LOCK(p2);
 580                         kern_psignal(p2, SIGKILL);
 581                         PROC_UNLOCK(p2);
 582                 } else
 583                         PROC_UNLOCK(p1->p_leader);
 584         } else {
 585                 p2->p_peers = NULL;
 586                 p2->p_leader = p2;
 587         }
 588
 589         sx_xlock(&proctree_lock);
 590         PGRP_LOCK(p1->p_pgrp);
 591         PROC_LOCK(p2);
 592         PROC_LOCK(p1);
 593
 594         /*
 595          * Preserve some more flags in subprocess.  P_PROFIL has already
 596          * been preserved.
 597          */
 598         p2->p_flag |= p1->p_flag & P_SUGID;
 599         td2->td_pflags |= (td->td_pflags & (TDP_ALTSTACK |
 600             TDP_SIGFASTBLOCK)) | TDP_FORKING;
 601         SESS_LOCK(p1->p_session);
 602         if (p1->p_session->s_ttyvp != NULL && p1->p_flag & P_CONTROLT)
 603                 p2->p_flag |= P_CONTROLT;
 604         SESS_UNLOCK(p1->p_session);
 605         if (fr->fr_flags & RFPPWAIT)
 606                 p2->p_flag |= P_PPWAIT;
 607
 608         p2->p_pgrp = p1->p_pgrp;
 609         LIST_INSERT_AFTER(p1, p2, p_pglist);
 610         PGRP_UNLOCK(p1->p_pgrp);
 611         LIST_INIT(&p2->p_children);
 612         LIST_INIT(&p2->p_orphans);
 613
 614         callout_init_mtx(&p2->p_itcallout, &p2->p_mtx, 0);
 615         TAILQ_INIT(&p2->p_kqtim_stop);
 616
 617         /*
 618          * This begins the section where we must prevent the parent
 619          * from being swapped.
 620          */
 621         _PHOLD(p1);
 622         PROC_UNLOCK(p1);
 623
 624         /*
 625          * Attach the new process to its parent.
 626          *
 627          * If RFNOWAIT is set, the newly created process becomes a child
 628          * of init.  This effectively disassociates the child from the
 629          * parent.
 630          */
 631         if ((fr->fr_flags & RFNOWAIT) != 0) {
 632                 pptr = p1->p_reaper;
 633                 p2->p_reaper = pptr;
 634         } else {
 635                 p2->p_reaper = (p1->p_treeflag & P_TREE_REAPER) != 0 ?
 636                     p1 : p1->p_reaper;
 637                 pptr = p1;
 638         }
 639         p2->p_pptr = pptr;
 640         p2->p_oppid = pptr->p_pid;
 641         LIST_INSERT_HEAD(&pptr->p_children, p2, p_sibling);
 642         LIST_INIT(&p2->p_reaplist);
 643         LIST_INSERT_HEAD(&p2->p_reaper->p_reaplist, p2, p_reapsibling);
 644         if (p2->p_reaper == p1 && p1 != initproc) {
 645                 p2->p_reapsubtree = p2->p_pid;
 646                 proc_id_set_cond(PROC_ID_REAP, p2->p_pid);
 647         }
 648         sx_xunlock(&proctree_lock);
 649
 650         /* Inform accounting that we have forked. */
 651         p2->p_acflag = AFORK;
 652         PROC_UNLOCK(p2);
 653
 654 #ifdef KTRACE
 655         ktrprocfork(p1, p2);
 656 #endif
 657
 658         /*
 659          * Finish creating the child process.  It will return via a different
 660          * execution path later.  (ie: directly into user mode)
 661          */
 662         vm_forkproc(td, p2, td2, vm2, fr->fr_flags);
 663
 664         if (fr->fr_flags == (RFFDG | RFPROC)) {
 665                 VM_CNT_INC(v_forks);
 666                 VM_CNT_ADD(v_forkpages, p2->p_vmspace->vm_dsize +
 667                     p2->p_vmspace->vm_ssize);
 668         } else if (fr->fr_flags == (RFFDG | RFPROC | RFPPWAIT | RFMEM)) {
 669                 VM_CNT_INC(v_vforks);
 670                 VM_CNT_ADD(v_vforkpages, p2->p_vmspace->vm_dsize +
 671                     p2->p_vmspace->vm_ssize);
 672         } else if (p1 == &proc0) {
 673                 VM_CNT_INC(v_kthreads);
 674                 VM_CNT_ADD(v_kthreadpages, p2->p_vmspace->vm_dsize +
 675                     p2->p_vmspace->vm_ssize);
 676         } else {
 677                 VM_CNT_INC(v_rforks);
 678                 VM_CNT_ADD(v_rforkpages, p2->p_vmspace->vm_dsize +
 679                     p2->p_vmspace->vm_ssize);
 680         }
 681
 682         /*
 683          * Associate the process descriptor with the process before anything
 684          * can happen that might cause that process to need the descriptor.
 685          * However, don't do this until after fork(2) can no longer fail.
 686          */
 687         if (fr->fr_flags & RFPROCDESC)
 688                 procdesc_new(p2, fr->fr_pd_flags);
 689
 690         /*
 691          * Both processes are set up, now check if any loadable modules want
 692          * to adjust anything.
 693          */
 694         EVENTHANDLER_DIRECT_INVOKE(process_fork, p1, p2, fr->fr_flags);
 695
 696         /*
 697          * Set the child start time and mark the process as being complete.
 698          */
 699         PROC_LOCK(p2);
 700         PROC_LOCK(p1);
 701         microuptime(&p2->p_stats->p_start);
 702         PROC_SLOCK(p2);
 703         p2->p_state = PRS_NORMAL;
 704         PROC_SUNLOCK(p2);
 705
 706 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 707         /*
 708          * Tell the DTrace fasttrap provider about the new process so that any
 709          * tracepoints inherited from the parent can be removed. We have to do
 710          * this only after p_state is PRS_NORMAL since the fasttrap module will
 711          * use pfind() later on.
 712          */
 713         if ((fr->fr_flags & RFMEM) == 0 && dtrace_fasttrap_fork)
 714                 dtrace_fasttrap_fork(p1, p2);
 715 #endif
 716         if (fr->fr_flags & RFPPWAIT) {
 717                 td->td_pflags |= TDP_RFPPWAIT;
 718                 td->td_rfppwait_p = p2;
 719                 td->td_dbgflags |= TDB_VFORK;
 720         }
 721         PROC_UNLOCK(p2);
 722
 723         /*
 724          * Tell any interested parties about the new process.
 725          */
 726         knote_fork(p1->p_klist, p2->p_pid);
 727
 728         /*
 729          * Now can be swapped.
 730          */
 731         _PRELE(p1);
 732         PROC_UNLOCK(p1);
 733         SDT_PROBE3(proc, , , create, p2, p1, fr->fr_flags);
 734
 735         if (fr->fr_flags & RFPROCDESC) {
 736                 procdesc_finit(p2->p_procdesc, fp_procdesc);
 737                 fdrop(fp_procdesc, td);
 738         }
 739
 740         /*
 741          * Speculative check for PTRACE_FORK. PTRACE_FORK is not
 742          * synced with forks in progress so it is OK if we miss it
 743          * if being set atm.
 744          */
 745         if ((p1->p_ptevents & PTRACE_FORK) != 0) {
 746                 sx_xlock(&proctree_lock);
 747                 PROC_LOCK(p2);
 748
 749                 /*
 750                  * p1->p_ptevents & p1->p_pptr are protected by both
 751                  * process and proctree locks for modifications,
 752                  * so owning proctree_lock allows the race-free read.
 753                  */
 754                 if ((p1->p_ptevents & PTRACE_FORK) != 0) {
 755                         /*
 756                          * Arrange for debugger to receive the fork event.
 757                          *
 758                          * We can report PL_FLAG_FORKED regardless of
 759                          * P_FOLLOWFORK settings, but it does not make a sense
 760                          * for runaway child.
 761                          */
 762                         td->td_dbgflags |= TDB_FORK;
 763                         td->td_dbg_forked = p2->p_pid;
 764                         td2->td_dbgflags |= TDB_STOPATFORK;
 765                         proc_set_traced(p2, true);
 766                         CTR2(KTR_PTRACE,
 767                             "do_fork: attaching to new child pid %d: oppid %d",
 768                             p2->p_pid, p2->p_oppid);
 769                         proc_reparent(p2, p1->p_pptr, false);
 770                 }
 771                 PROC_UNLOCK(p2);
 772                 sx_xunlock(&proctree_lock);
 773         }
 774
 775         racct_proc_fork_done(p2);
 776
 777         if ((fr->fr_flags & RFSTOPPED) == 0) {
 778                 if (fr->fr_pidp != NULL)
 779                         *fr->fr_pidp = p2->p_pid;
 780                 /*
 781                  * If RFSTOPPED not requested, make child runnable and
 782                  * add to run queue.
 783                  */
 784                 thread_lock(td2);
 785                 TD_SET_CAN_RUN(td2);
 786                 sched_add(td2, SRQ_BORING);
 787         } else {
 788                 *fr->fr_procp = p2;
 789         }
 790 }
 791
 792 void
 793 fork_rfppwait(struct thread *td)
 794 {
 795         struct proc *p, *p2;
 796
 797         MPASS(td->td_pflags & TDP_RFPPWAIT);
 798
 799         p = td->td_proc;
 800         /*
 801          * Preserve synchronization semantics of vfork.  If
 802          * waiting for child to exec or exit, fork set
 803          * P_PPWAIT on child, and there we sleep on our proc
 804          * (in case of exit).
 805          *
 806          * Do it after the ptracestop() above is finished, to
 807          * not block our debugger until child execs or exits
 808          * to finish vfork wait.
 809          */
 810         td->td_pflags &= ~TDP_RFPPWAIT;
 811         p2 = td->td_rfppwait_p;
 812 again:
 813         PROC_LOCK(p2);
 814         while (p2->p_flag & P_PPWAIT) {
 815                 PROC_LOCK(p);
 816                 if (thread_suspend_check_needed()) {
 817                         PROC_UNLOCK(p2);
 818                         thread_suspend_check(0);
 819                         PROC_UNLOCK(p);
 820                         goto again;
 821                 } else {
 822                         PROC_UNLOCK(p);
 823                 }
 824                 cv_timedwait(&p2->p_pwait, &p2->p_mtx, hz);
 825         }
 826         PROC_UNLOCK(p2);
 827
 828         if (td->td_dbgflags & TDB_VFORK) {
 829                 PROC_LOCK(p);
 830                 if (p->p_ptevents & PTRACE_VFORK)
 831                         ptracestop(td, SIGTRAP, NULL);
 832                 td->td_dbgflags &= ~TDB_VFORK;
 833                 PROC_UNLOCK(p);
 834         }
 835 }
 836
 837 int
 838 fork1(struct thread *td, struct fork_req *fr)
 839 {
 840         struct proc *p1, *newproc;
 841         struct thread *td2;
 842         struct vmspace *vm2;
 843         struct ucred *cred;
 844         struct file *fp_procdesc;
 845         vm_ooffset_t mem_charged;
 846         int error, nprocs_new;
 847         static int curfail;
 848         static struct timeval lastfail;
 849         int flags, pages;
 850
 851         flags = fr->fr_flags;
 852         pages = fr->fr_pages;
 853
 854         if ((flags & RFSTOPPED) != 0)
 855                 MPASS(fr->fr_procp != NULL && fr->fr_pidp == NULL);
 856         else
 857                 MPASS(fr->fr_procp == NULL);
 858
 859         /* Check for the undefined or unimplemented flags. */
 860         if ((flags & ~(RFFLAGS | RFTSIGFLAGS(RFTSIGMASK))) != 0)
 861                 return (EINVAL);
 862
 863         /* Signal value requires RFTSIGZMB. */
 864         if ((flags & RFTSIGFLAGS(RFTSIGMASK)) != 0 && (flags & RFTSIGZMB) == 0)
 865                 return (EINVAL);
 866
 867         /* Can't copy and clear. */
 868         if ((flags & (RFFDG|RFCFDG)) == (RFFDG|RFCFDG))
 869                 return (EINVAL);
 870
 871         /* Check the validity of the signal number. */
 872         if ((flags & RFTSIGZMB) != 0 && (u_int)RFTSIGNUM(flags) > _SIG_MAXSIG)
 873                 return (EINVAL);
 874
 875         if ((flags & RFPROCDESC) != 0) {
 876                 /* Can't not create a process yet get a process descriptor. */
 877                 if ((flags & RFPROC) == 0)
 878                         return (EINVAL);
 879
 880                 /* Must provide a place to put a procdesc if creating one. */
 881                 if (fr->fr_pd_fd == NULL)
 882                         return (EINVAL);
 883
 884                 /* Check if we are using supported flags. */
 885                 if ((fr->fr_pd_flags & ~PD_ALLOWED_AT_FORK) != 0)
 886                         return (EINVAL);
 887         }
 888
 889         p1 = td->td_proc;
 890
 891         /*
 892          * Here we don't create a new process, but we divorce
 893          * certain parts of a process from itself.
 894          */
 895         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 896                 if (fr->fr_procp != NULL)
 897                         *fr->fr_procp = NULL;
 898                 else if (fr->fr_pidp != NULL)
 899                         *fr->fr_pidp = 0;
 900                 return (fork_norfproc(td, flags));
 901         }
 902
 903         fp_procdesc = NULL;
 904         newproc = NULL;
 905         vm2 = NULL;
 906
 907         /*
 908          * Increment the nprocs resource before allocations occur.
 909          * Although process entries are dynamically created, we still
 910          * keep a global limit on the maximum number we will
 911          * create. There are hard-limits as to the number of processes
 912          * that can run, established by the KVA and memory usage for
 913          * the process data.
 914          *
 915          * Don't allow a nonprivileged user to use the last ten
 916          * processes; don't let root exceed the limit.
 917          */
 918         nprocs_new = atomic_fetchadd_int(&nprocs, 1) + 1;
 919         if (nprocs_new >= maxproc - 10) {
 920                 if (priv_check_cred(td->td_ucred, PRIV_MAXPROC) != 0 ||
 921                     nprocs_new >= maxproc) {
 922                         error = EAGAIN;
 923                         sx_xlock(&allproc_lock);
 924                         if (ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
 925                                 printf("maxproc limit exceeded by uid %u "
 926                                     "(pid %d); see tuning(7) and "
 927                                     "login.conf(5)\n",
 928                                     td->td_ucred->cr_ruid, p1->p_pid);
 929                         }
 930                         sx_xunlock(&allproc_lock);
 931                         goto fail2;
 932                 }
 933         }
 934
 935         /*
 936          * If required, create a process descriptor in the parent first; we
 937          * will abandon it if something goes wrong. We don't finit() until
 938          * later.
 939          */
 940         if (flags & RFPROCDESC) {
 941                 error = procdesc_falloc(td, &fp_procdesc, fr->fr_pd_fd,
 942                     fr->fr_pd_flags, fr->fr_pd_fcaps);
 943                 if (error != 0)
 944                         goto fail2;
 945                 AUDIT_ARG_FD(*fr->fr_pd_fd);
 946         }
 947
 948         mem_charged = 0;
 949         if (pages == 0)
 950                 pages = kstack_pages;
 951         /* Allocate new proc. */
 952         newproc = uma_zalloc(proc_zone, M_WAITOK);
 953         td2 = FIRST_THREAD_IN_PROC(newproc);
 954         if (td2 == NULL) {
 955                 td2 = thread_alloc(pages);
 956                 if (td2 == NULL) {
 957                         error = ENOMEM;
 958                         goto fail2;
 959                 }
 960                 proc_linkup(newproc, td2);
 961         } else {
 962                 kmsan_thread_alloc(td2);
 963                 if (td2->td_kstack == 0 || td2->td_kstack_pages != pages) {
 964                         if (td2->td_kstack != 0)
 965                                 vm_thread_dispose(td2);
 966                         if (!thread_alloc_stack(td2, pages)) {
 967                                 error = ENOMEM;
 968                                 goto fail2;
 969                         }
 970                 }
 971         }
 972
 973         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 974                 vm2 = vmspace_fork(p1->p_vmspace, &mem_charged);
 975                 if (vm2 == NULL) {
 976                         error = ENOMEM;
 977                         goto fail2;
 978                 }
 979                 if (!swap_reserve(mem_charged)) {
 980                         /*
 981                          * The swap reservation failed. The accounting
 982                          * from the entries of the copied vm2 will be
 983                          * subtracted in vmspace_free(), so force the
 984                          * reservation there.
 985                          */
 986                         swap_reserve_force(mem_charged);
 987                         error = ENOMEM;
 988                         goto fail2;
 989                 }
 990         } else
 991                 vm2 = NULL;
 992
 993         /*
 994          * XXX: This is ugly; when we copy resource usage, we need to bump
 995          *      per-cred resource counters.
 996          */
 997         proc_set_cred_init(newproc, td->td_ucred);
 998
 999         /*
1000          * Initialize resource accounting for the child process.
1001          */
1002         error = racct_proc_fork(p1, newproc);
1003         if (error != 0) {
1004                 error = EAGAIN;
1005                 goto fail1;
1006         }
1007
1008 #ifdef MAC
1009         mac_proc_init(newproc);
1010 #endif
1011         newproc->p_klist = knlist_alloc(&newproc->p_mtx);
1012         STAILQ_INIT(&newproc->p_ktr);
1013
1014         /*
1015          * Increment the count of procs running with this uid. Don't allow
1016          * a nonprivileged user to exceed their current limit.
1017          */
1018         cred = td->td_ucred;
1019         if (!chgproccnt(cred->cr_ruidinfo, 1, lim_cur(td, RLIMIT_NPROC))) {
1020                 if (priv_check_cred(cred, PRIV_PROC_LIMIT) != 0)
1021                         goto fail0;
1022                 chgproccnt(cred->cr_ruidinfo, 1, 0);
1023         }
1024
1025         do_fork(td, fr, newproc, td2, vm2, fp_procdesc);
1026         return (0);
1027 fail0:
1028         error = EAGAIN;
1029 #ifdef MAC
1030         mac_proc_destroy(newproc);
1031 #endif
1032         racct_proc_exit(newproc);
1033 fail1:
1034         proc_unset_cred(newproc);
1035 fail2:
1036         if (vm2 != NULL)
1037                 vmspace_free(vm2);
1038         uma_zfree(proc_zone, newproc);
1039         if ((flags & RFPROCDESC) != 0 && fp_procdesc != NULL) {
1040                 fdclose(td, fp_procdesc, *fr->fr_pd_fd);
1041                 fdrop(fp_procdesc, td);
1042         }
1043         atomic_add_int(&nprocs, -1);
1044         pause("fork", hz / 2);
1045         return (error);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Handle the return of a child process from fork1().  This function
1050  * is called from the MD fork_trampoline() entry point.
1051  */
1052 void
1053 fork_exit(void (*callout)(void *, struct trapframe *), void *arg,
1054     struct trapframe *frame)
1055 {
1056         struct proc *p;
1057         struct thread *td;
1058         struct thread *dtd;
1059
1060         kmsan_mark(frame, sizeof(*frame), KMSAN_STATE_INITED);
1061
1062         td = curthread;
1063         p = td->td_proc;
1064         KASSERT(p->p_state == PRS_NORMAL, ("executing process is still new"));
1065
1066         CTR4(KTR_PROC, "fork_exit: new thread %p (td_sched %p, pid %d, %s)",
1067             td, td_get_sched(td), p->p_pid, td->td_name);
1068
1069         sched_fork_exit(td);
1070         /*
1071         * Processes normally resume in mi_switch() after being
1072         * cpu_switch()'ed to, but when children start up they arrive here
1073         * instead, so we must do much the same things as mi_switch() would.
1074         */
1075         if ((dtd = PCPU_GET(deadthread))) {
1076                 PCPU_SET(deadthread, NULL);
1077                 thread_stash(dtd);
1078         }
1079         thread_unlock(td);
1080
1081         /*
1082          * cpu_fork_kthread_handler intercepts this function call to
1083          * have this call a non-return function to stay in kernel mode.
1084          * initproc has its own fork handler, but it does return.
1085          */
1086         KASSERT(callout != NULL, ("NULL callout in fork_exit"));
1087         callout(arg, frame);
1088
1089         /*
1090          * Check if a kernel thread misbehaved and returned from its main
1091          * function.
1092          */
1093         if (p->p_flag & P_KPROC) {
1094                 printf("Kernel thread \"%s\" (pid %d) exited prematurely.\n",
1095                     td->td_name, p->p_pid);
1096                 kthread_exit();
1097         }
1098         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1099
1100         if (p->p_sysent->sv_schedtail != NULL)
1101                 (p->p_sysent->sv_schedtail)(td);
1102         td->td_pflags &= ~TDP_FORKING;
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Simplified back end of syscall(), used when returning from fork()
1107  * directly into user mode.  This function is passed in to fork_exit()
1108  * as the first parameter and is called when returning to a new
1109  * userland process.
1110  */
1111 void
1112 fork_return(struct thread *td, struct trapframe *frame)
1113 {
1114         struct proc *p;
1115
1116         p = td->td_proc;
1117         if (td->td_dbgflags & TDB_STOPATFORK) {
1118                 PROC_LOCK(p);
1119                 if ((p->p_flag & P_TRACED) != 0) {
1120                         /*
1121                          * Inform the debugger if one is still present.
1122                          */
1123                         td->td_dbgflags |= TDB_CHILD | TDB_SCX | TDB_FSTP;
1124                         ptracestop(td, SIGSTOP, NULL);
1125                         td->td_dbgflags &= ~(TDB_CHILD | TDB_SCX);
1126                 } else {
1127                         /*
1128                          * ... otherwise clear the request.
1129                          */
1130                         td->td_dbgflags &= ~TDB_STOPATFORK;
1131                 }
1132                 PROC_UNLOCK(p);
1133         } else if (p->p_flag & P_TRACED || td->td_dbgflags & TDB_BORN) {
1134                 /*
1135                  * This is the start of a new thread in a traced
1136                  * process.  Report a system call exit event.
1137                  */
1138                 PROC_LOCK(p);
1139                 td->td_dbgflags |= TDB_SCX;
1140                 if ((p->p_ptevents & PTRACE_SCX) != 0 ||
1141                     (td->td_dbgflags & TDB_BORN) != 0)
1142                         ptracestop(td, SIGTRAP, NULL);
1143                 td->td_dbgflags &= ~(TDB_SCX | TDB_BORN);
1144                 PROC_UNLOCK(p);
1145         }
1146
1147         /*
1148          * If the prison was killed mid-fork, die along with it.
1149          */
1150         if (!prison_isalive(td->td_ucred->cr_prison))
1151                 exit1(td, 0, SIGKILL);
1152
1153         userret(td, frame);
1154
1155 #ifdef KTRACE
1156         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
1157                 ktrsysret(SYS_fork, 0, 0);
1158 #endif
1159 }