sys/kern/kern_kthread.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1999 Peter Wemm <peter@FreeBSD.org>
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/systm.h>
  32 #include <sys/cpuset.h>
  33 #include <sys/kthread.h>
  34 #include <sys/lock.h>
  35 #include <sys/mutex.h>
  36 #include <sys/proc.h>
  37 #include <sys/resourcevar.h>
  38 #include <sys/rwlock.h>
  39 #include <sys/signalvar.h>
  40 #include <sys/sysent.h>
  41 #include <sys/sx.h>
  42 #include <sys/umtxvar.h>
  43 #include <sys/unistd.h>
  44 #include <sys/wait.h>
  45 #include <sys/sched.h>
  46 #include <sys/tslog.h>
  47 #include <vm/vm.h>
  48 #include <vm/vm_extern.h>
  49
  50 #include <machine/stdarg.h>
  51
  52 /*
  53  * Start a kernel process.  This is called after a fork() call in
  54  * mi_startup() in the file kern/init_main.c.
  55  *
  56  * This function is used to start "internal" daemons and intended
  57  * to be called from SYSINIT().
  58  */
  59 void
  60 kproc_start(const void *udata)
  61 {
  62         const struct kproc_desc *kp = udata;
  63         int error;
  64
  65         error = kproc_create((void (*)(void *))kp->func, NULL,
  66             kp->global_procpp, 0, 0, "%s", kp->arg0);
  67         if (error)
  68                 panic("kproc_start: %s: error %d", kp->arg0, error);
  69 }
  70
  71 /*
  72  * Create a kernel process/thread/whatever.  It shares its address space
  73  * with proc0 - ie: kernel only.
  74  *
  75  * func is the function to start.
  76  * arg is the parameter to pass to function on first startup.
  77  * newpp is the return value pointing to the thread's struct proc.
  78  * flags are flags to fork1 (in unistd.h)
  79  * fmt and following will be *printf'd into (*newpp)->p_comm (for ps, etc.).
  80  */
  81 static int
  82 kproc_create1(void (*func)(void *), void *arg,
  83     struct proc **newpp, int flags, int pages, const char *tdname)
  84 {
  85         struct fork_req fr;
  86         int error;
  87         struct thread *td;
  88         struct proc *p2;
  89
  90         if (!proc0.p_stats)
  91                 panic("kproc_create called too soon");
  92
  93         bzero(&fr, sizeof(fr));
  94         fr.fr_flags = RFMEM | RFFDG | RFPROC | RFSTOPPED | flags;
  95         fr.fr_flags2 = FR2_KPROC;
  96         fr.fr_pages = pages;
  97         fr.fr_procp = &p2;
  98         error = fork1(&thread0, &fr);
  99         if (error != 0)
 100                 return (error);
 101
 102         /* save a global descriptor, if desired */
 103         if (newpp != NULL)
 104                 *newpp = p2;
 105
 106         /* set up arg0 for 'ps', et al */
 107         strcpy(p2->p_comm, tdname);
 108         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p2);
 109         strcpy(td->td_name, tdname);
 110 #ifdef KTR
 111         sched_clear_tdname(td);
 112 #endif
 113         TSTHREAD(td, td->td_name);
 114 #ifdef HWPMC_HOOKS
 115         if (PMC_SYSTEM_SAMPLING_ACTIVE()) {
 116                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(td, PMC_FN_PROC_CREATE_LOG, p2);
 117                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(td, PMC_FN_THR_CREATE_LOG, NULL);
 118         }
 119 #endif
 120
 121         /* call the processes' main()... */
 122         cpu_fork_kthread_handler(td, func, arg);
 123
 124         /* Avoid inheriting affinity from a random parent. */
 125         cpuset_kernthread(td);
 126         thread_lock(td);
 127         TD_SET_CAN_RUN(td);
 128         sched_prio(td, PVM);
 129         sched_user_prio(td, PUSER);
 130
 131         /* Delay putting it on the run queue until now. */
 132         if ((flags & RFSTOPPED) == 0)
 133                 sched_add(td, SRQ_BORING);
 134         else
 135                 thread_unlock(td);
 136
 137         return (0);
 138 }
 139
 140 int
 141 kproc_create(void (*func)(void *), void *arg,
 142     struct proc **newpp, int flags, int pages, const char *fmt, ...)
 143 {
 144         va_list ap;
 145         int error;
 146         char tdname[MAXCOMLEN + 1];
 147
 148         va_start(ap, fmt);
 149         vsnprintf(tdname, sizeof(tdname), fmt, ap);
 150         va_end(ap);
 151         DROP_GIANT();
 152         error = kproc_create1(func, arg, newpp, flags, pages, tdname);
 153         PICKUP_GIANT();
 154         return (error);
 155 }
 156
 157 void
 158 kproc_exit(int ecode)
 159 {
 160         struct thread *td;
 161         struct proc *p;
 162
 163         td = curthread;
 164         p = td->td_proc;
 165
 166         /*
 167          * Reparent curthread from proc0 to init so that the zombie
 168          * is harvested.
 169          */
 170         sx_xlock(&proctree_lock);
 171         PROC_LOCK(p);
 172         proc_reparent(p, initproc, true);
 173         PROC_UNLOCK(p);
 174         sx_xunlock(&proctree_lock);
 175
 176         /*
 177          * Wakeup anyone waiting for us to exit.
 178          */
 179         wakeup(p);
 180
 181         /* Buh-bye! */
 182         exit1(td, ecode, 0);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Advise a kernel process to suspend (or resume) in its main loop.
 187  * Participation is voluntary.
 188  */
 189 int
 190 kproc_suspend(struct proc *p, int timo)
 191 {
 192         /*
 193          * Make sure this is indeed a system process and we can safely
 194          * use the p_siglist field.
 195          */
 196         PROC_LOCK(p);
 197         if ((p->p_flag & P_KPROC) == 0) {
 198                 PROC_UNLOCK(p);
 199                 return (EINVAL);
 200         }
 201         SIGADDSET(p->p_siglist, SIGSTOP);
 202         wakeup(p);
 203         return (msleep(&p->p_siglist, &p->p_mtx, PPAUSE | PDROP,
 204             "suspkp", timo));
 205 }
 206
 207 int
 208 kproc_resume(struct proc *p)
 209 {
 210         /*
 211          * Make sure this is indeed a system process and we can safely
 212          * use the p_siglist field.
 213          */
 214         PROC_LOCK(p);
 215         if ((p->p_flag & P_KPROC) == 0) {
 216                 PROC_UNLOCK(p);
 217                 return (EINVAL);
 218         }
 219         SIGDELSET(p->p_siglist, SIGSTOP);
 220         PROC_UNLOCK(p);
 221         wakeup(&p->p_siglist);
 222         return (0);
 223 }
 224
 225 void
 226 kproc_suspend_check(struct proc *p)
 227 {
 228         PROC_LOCK(p);
 229         while (SIGISMEMBER(p->p_siglist, SIGSTOP)) {
 230                 wakeup(&p->p_siglist);
 231                 msleep(&p->p_siglist, &p->p_mtx, PPAUSE, "kpsusp", 0);
 232         }
 233         PROC_UNLOCK(p);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Start a kernel thread.
 238  *
 239  * This function is used to start "internal" daemons and intended
 240  * to be called from SYSINIT().
 241  */
 242
 243 void
 244 kthread_start(const void *udata)
 245 {
 246         const struct kthread_desc *kp = udata;
 247         int error;
 248
 249         error = kthread_add((void (*)(void *))kp->func, NULL,
 250             NULL, kp->global_threadpp, 0, 0, "%s", kp->arg0);
 251         if (error)
 252                 panic("kthread_start: %s: error %d", kp->arg0, error);
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Create a kernel thread.  It shares its address space
 257  * with proc0 - ie: kernel only.
 258  *
 259  * func is the function to start.
 260  * arg is the parameter to pass to function on first startup.
 261  * newtdp is the return value pointing to the thread's struct thread.
 262  *  ** XXX fix this --> flags are flags to fork1 (in unistd.h)
 263  * fmt and following will be *printf'd into (*newtd)->td_name (for ps, etc.).
 264  */
 265 static int
 266 kthread_add1(void (*func)(void *), void *arg, struct proc *p,
 267     struct thread **newtdp, int flags, int pages, const char *tdname)
 268 {
 269         struct thread *newtd, *oldtd;
 270
 271         if (!proc0.p_stats)
 272                 panic("kthread_add called too soon");
 273
 274         /* If no process supplied, put it on proc0 */
 275         if (p == NULL)
 276                 p = &proc0;
 277
 278         /* Initialize our new td  */
 279         newtd = thread_alloc(pages);
 280         if (newtd == NULL)
 281                 return (ENOMEM);
 282
 283         PROC_LOCK(p);
 284         if (p->p_state == PRS_ZOMBIE || (p->p_flag2 & P2_WEXIT) != 0) {
 285                 PROC_UNLOCK(p);
 286                 return (ESRCH);
 287         }
 288         oldtd = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 289
 290         /*
 291          * Set the new thread pointer before the thread starts running: *newtdp
 292          * could be a pointer that is referenced by "func".
 293          */
 294         if (newtdp != NULL)
 295                 *newtdp = newtd;
 296
 297         bzero(&newtd->td_startzero,
 298             __rangeof(struct thread, td_startzero, td_endzero));
 299         bcopy(&oldtd->td_startcopy, &newtd->td_startcopy,
 300             __rangeof(struct thread, td_startcopy, td_endcopy));
 301
 302         /* set up arg0 for 'ps', et al */
 303         strcpy(newtd->td_name, tdname);
 304
 305         TSTHREAD(newtd, newtd->td_name);
 306
 307         newtd->td_proc = p;  /* needed for cpu_copy_thread */
 308         newtd->td_pflags |= TDP_KTHREAD;
 309
 310         /* might be further optimized for kthread */
 311         cpu_copy_thread(newtd, oldtd);
 312
 313         /* put the designated function(arg) as the resume context */
 314         cpu_fork_kthread_handler(newtd, func, arg);
 315
 316         thread_cow_get_proc(newtd, p);
 317
 318         /* This code is similar to thread_create() in kern_thr.c. */
 319         p->p_flag |= P_HADTHREADS;
 320         thread_link(newtd, p);
 321         thread_lock(oldtd);
 322         /* let the scheduler know about these things. */
 323         sched_fork_thread(oldtd, newtd);
 324         TD_SET_CAN_RUN(newtd);
 325         thread_unlock(oldtd);
 326         PROC_UNLOCK(p);
 327
 328         tidhash_add(newtd);
 329
 330         /* Avoid inheriting affinity from a random parent. */
 331         cpuset_kernthread(newtd);
 332 #ifdef HWPMC_HOOKS
 333         if (PMC_SYSTEM_SAMPLING_ACTIVE())
 334                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(td, PMC_FN_THR_CREATE_LOG, NULL);
 335 #endif
 336         /* Delay putting it on the run queue until now. */
 337         if ((flags & RFSTOPPED) == 0) {
 338                 thread_lock(newtd);
 339                 sched_add(newtd, SRQ_BORING);
 340         }
 341         return (0);
 342 }
 343
 344 int
 345 kthread_add(void (*func)(void *), void *arg, struct proc *p,
 346     struct thread **newtdp, int flags, int pages, const char *fmt, ...)
 347 {
 348         va_list ap;
 349         int error;
 350         char tdname[MAXCOMLEN + 1];
 351
 352         va_start(ap, fmt);
 353         vsnprintf(tdname, sizeof(tdname), fmt, ap);
 354         va_end(ap);
 355         DROP_GIANT();
 356         error = kthread_add1(func, arg, p, newtdp, flags, pages, tdname);
 357         PICKUP_GIANT();
 358         return (error);
 359 }
 360
 361 void
 362 kthread_exit(void)
 363 {
 364         struct proc *p;
 365         struct thread *td;
 366
 367         td = curthread;
 368         p = td->td_proc;
 369
 370 #ifdef HWPMC_HOOKS
 371         if (PMC_SYSTEM_SAMPLING_ACTIVE())
 372                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(td, PMC_FN_THR_EXIT_LOG, NULL);
 373 #endif
 374         /* A module may be waiting for us to exit. */
 375         wakeup(td);
 376
 377         /*
 378          * The last exiting thread in a kernel process must tear down
 379          * the whole process.
 380          */
 381         PROC_LOCK(p);
 382         if (p->p_numthreads == 1) {
 383                 PROC_UNLOCK(p);
 384                 kproc_exit(0);
 385         }
 386
 387         if (p->p_sysent->sv_ontdexit != NULL)
 388                 p->p_sysent->sv_ontdexit(td);
 389
 390         tidhash_remove(td);
 391         umtx_thread_exit(td);
 392         tdsigcleanup(td);
 393         PROC_SLOCK(p);
 394         thread_exit();
 395 }
 396
 397 /*
 398  * Advise a kernel process to suspend (or resume) in its main loop.
 399  * Participation is voluntary.
 400  */
 401 int
 402 kthread_suspend(struct thread *td, int timo)
 403 {
 404         struct proc *p;
 405
 406         p = td->td_proc;
 407
 408         /*
 409          * td_pflags should not be read by any thread other than
 410          * curthread, but as long as this flag is invariant during the
 411          * thread's lifetime, it is OK to check its state.
 412          */
 413         if ((td->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
 414                 return (EINVAL);
 415
 416         /*
 417          * The caller of the primitive should have already checked that the
 418          * thread is up and running, thus not being blocked by other
 419          * conditions.
 420          */
 421         PROC_LOCK(p);
 422         thread_lock(td);
 423         td->td_flags |= TDF_KTH_SUSP;
 424         thread_unlock(td);
 425         return (msleep(&td->td_flags, &p->p_mtx, PPAUSE | PDROP, "suspkt",
 426             timo));
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Resume a thread previously put asleep with kthread_suspend().
 431  */
 432 int
 433 kthread_resume(struct thread *td)
 434 {
 435         struct proc *p;
 436
 437         p = td->td_proc;
 438
 439         /*
 440          * td_pflags should not be read by any thread other than
 441          * curthread, but as long as this flag is invariant during the
 442          * thread's lifetime, it is OK to check its state.
 443          */
 444         if ((td->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
 445                 return (EINVAL);
 446
 447         PROC_LOCK(p);
 448         thread_lock(td);
 449         td->td_flags &= ~TDF_KTH_SUSP;
 450         thread_unlock(td);
 451         wakeup(&td->td_flags);
 452         PROC_UNLOCK(p);
 453         return (0);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Used by the thread to poll as to whether it should yield/sleep
 458  * and notify the caller that is has happened.
 459  */
 460 void
 461 kthread_suspend_check(void)
 462 {
 463         struct proc *p;
 464         struct thread *td;
 465
 466         td = curthread;
 467         p = td->td_proc;
 468
 469         if ((td->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
 470                 panic("%s: curthread is not a valid kthread", __func__);
 471
 472         /*
 473          * Setting the TDF_KTH_SUSP flag is protected by process lock.
 474          *
 475          * Do an unlocked read first to avoid serializing with all other threads
 476          * in the common case of not suspending.
 477          */
 478         if ((td->td_flags & TDF_KTH_SUSP) == 0)
 479                 return;
 480         PROC_LOCK(p);
 481         while ((td->td_flags & TDF_KTH_SUSP) != 0) {
 482                 wakeup(&td->td_flags);
 483                 msleep(&td->td_flags, &p->p_mtx, PPAUSE, "ktsusp", 0);
 484         }
 485         PROC_UNLOCK(p);
 486 }
 487
 488 int
 489 kproc_kthread_add(void (*func)(void *), void *arg,
 490     struct proc **procptr, struct thread **tdptr,
 491     int flags, int pages, const char *procname, const char *fmt, ...)
 492 {
 493         int error;
 494         va_list ap;
 495         char buf[100];
 496         struct thread *td;
 497
 498         if (*procptr == NULL) {
 499                 error = kproc_create(func, arg,
 500                     procptr, flags, pages, "%s", procname);
 501                 if (error)
 502                         return (error);
 503                 td = FIRST_THREAD_IN_PROC(*procptr);
 504                 if (tdptr)
 505                         *tdptr = td;
 506                 va_start(ap, fmt);
 507                 vsnprintf(td->td_name, sizeof(td->td_name), fmt, ap);
 508                 va_end(ap);
 509 #ifdef KTR
 510                 sched_clear_tdname(td);
 511 #endif
 512                 return (0);
 513         }
 514         va_start(ap, fmt);
 515         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, ap);
 516         va_end(ap);
 517         error = kthread_add(func, arg, *procptr,
 518             tdptr, flags, pages, "%s", buf);
 519         return (error);
 520 }