sys/kern/kern_kthread.c

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