sys/kern/kern_thr.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003, Jeffrey Roberson <jeff@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 unmodified, this list of conditions, and the following
  12  *    disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 __FBSDID("$FreeBSD$");
  31
  32 #include "opt_posix.h"
  33 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/kernel.h>
  36 #include <sys/lock.h>
  37 #include <sys/mutex.h>
  38 #include <sys/priv.h>
  39 #include <sys/proc.h>
  40 #include <sys/posix4.h>
  41 #include <sys/ptrace.h>
  42 #include <sys/racct.h>
  43 #include <sys/resourcevar.h>
  44 #include <sys/rwlock.h>
  45 #include <sys/sched.h>
  46 #include <sys/sysctl.h>
  47 #include <sys/smp.h>
  48 #include <sys/syscallsubr.h>
  49 #include <sys/sysent.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/sysproto.h>
  52 #include <sys/signalvar.h>
  53 #include <sys/sysctl.h>
  54 #include <sys/ucontext.h>
  55 #include <sys/thr.h>
  56 #include <sys/rtprio.h>
  57 #include <sys/umtx.h>
  58 #include <sys/limits.h>
  59 #ifdef  HWPMC_HOOKS
  60 #include <sys/pmckern.h>
  61 #endif
  62
  63 #include <machine/frame.h>
  64
  65 #include <security/audit/audit.h>
  66
  67 static SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
  68     "thread allocation");
  69
  70 static int max_threads_per_proc = 1500;
  71 SYSCTL_INT(_kern_threads, OID_AUTO, max_threads_per_proc, CTLFLAG_RW,
  72     &max_threads_per_proc, 0, "Limit on threads per proc");
  73
  74 static int max_threads_hits;
  75 SYSCTL_INT(_kern_threads, OID_AUTO, max_threads_hits, CTLFLAG_RD,
  76     &max_threads_hits, 0, "kern.threads.max_threads_per_proc hit count");
  77
  78 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
  79
  80 static inline int
  81 suword_lwpid(void *addr, lwpid_t lwpid)
  82 {
  83         int error;
  84
  85         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_LP64))
  86                 error = suword(addr, lwpid);
  87         else
  88                 error = suword32(addr, lwpid);
  89         return (error);
  90 }
  91
  92 #else
  93 #define suword_lwpid    suword
  94 #endif
  95
  96 /*
  97  * System call interface.
  98  */
  99
 100 struct thr_create_initthr_args {
 101         ucontext_t ctx;
 102         long *tid;
 103 };
 104
 105 static int
 106 thr_create_initthr(struct thread *td, void *thunk)
 107 {
 108         struct thr_create_initthr_args *args;
 109
 110         /* Copy out the child tid. */
 111         args = thunk;
 112         if (args->tid != NULL && suword_lwpid(args->tid, td->td_tid))
 113                 return (EFAULT);
 114
 115         return (set_mcontext(td, &args->ctx.uc_mcontext));
 116 }
 117
 118 int
 119 sys_thr_create(struct thread *td, struct thr_create_args *uap)
 120     /* ucontext_t *ctx, long *id, int flags */
 121 {
 122         struct thr_create_initthr_args args;
 123         int error;
 124
 125         if ((error = copyin(uap->ctx, &args.ctx, sizeof(args.ctx))))
 126                 return (error);
 127         args.tid = uap->id;
 128         return (thread_create(td, NULL, thr_create_initthr, &args));
 129 }
 130
 131 int
 132 sys_thr_new(struct thread *td, struct thr_new_args *uap)
 133     /* struct thr_param * */
 134 {
 135         struct thr_param param;
 136         int error;
 137
 138         if (uap->param_size < 0 || uap->param_size > sizeof(param))
 139                 return (EINVAL);
 140         bzero(&param, sizeof(param));
 141         if ((error = copyin(uap->param, &param, uap->param_size)))
 142                 return (error);
 143         return (kern_thr_new(td, &param));
 144 }
 145
 146 static int
 147 thr_new_initthr(struct thread *td, void *thunk)
 148 {
 149         stack_t stack;
 150         struct thr_param *param;
 151
 152         /*
 153          * Here we copy out tid to two places, one for child and one
 154          * for parent, because pthread can create a detached thread,
 155          * if parent wants to safely access child tid, it has to provide
 156          * its storage, because child thread may exit quickly and
 157          * memory is freed before parent thread can access it.
 158          */
 159         param = thunk;
 160         if ((param->child_tid != NULL &&
 161             suword_lwpid(param->child_tid, td->td_tid)) ||
 162             (param->parent_tid != NULL &&
 163             suword_lwpid(param->parent_tid, td->td_tid)))
 164                 return (EFAULT);
 165
 166         /* Set up our machine context. */
 167         stack.ss_sp = param->stack_base;
 168         stack.ss_size = param->stack_size;
 169         /* Set upcall address to user thread entry function. */
 170         cpu_set_upcall(td, param->start_func, param->arg, &stack);
 171         /* Setup user TLS address and TLS pointer register. */
 172         return (cpu_set_user_tls(td, param->tls_base));
 173 }
 174
 175 int
 176 kern_thr_new(struct thread *td, struct thr_param *param)
 177 {
 178         struct rtprio rtp, *rtpp;
 179         int error;
 180
 181         rtpp = NULL;
 182         if (param->rtp != 0) {
 183                 error = copyin(param->rtp, &rtp, sizeof(struct rtprio));
 184                 if (error)
 185                         return (error);
 186                 rtpp = &rtp;
 187         }
 188         return (thread_create(td, rtpp, thr_new_initthr, param));
 189 }
 190
 191 int
 192 thread_create(struct thread *td, struct rtprio *rtp,
 193     int (*initialize_thread)(struct thread *, void *), void *thunk)
 194 {
 195         struct thread *newtd;
 196         struct proc *p;
 197         int error;
 198
 199         p = td->td_proc;
 200
 201         if (rtp != NULL) {
 202                 switch(rtp->type) {
 203                 case RTP_PRIO_REALTIME:
 204                 case RTP_PRIO_FIFO:
 205                         /* Only root can set scheduler policy */
 206                         if (priv_check(td, PRIV_SCHED_SETPOLICY) != 0)
 207                                 return (EPERM);
 208                         if (rtp->prio > RTP_PRIO_MAX)
 209                                 return (EINVAL);
 210                         break;
 211                 case RTP_PRIO_NORMAL:
 212                         rtp->prio = 0;
 213                         break;
 214                 default:
 215                         return (EINVAL);
 216                 }
 217         }
 218
 219 #ifdef RACCT
 220         if (racct_enable) {
 221                 PROC_LOCK(p);
 222                 error = racct_add(p, RACCT_NTHR, 1);
 223                 PROC_UNLOCK(p);
 224                 if (error != 0)
 225                         return (EPROCLIM);
 226         }
 227 #endif
 228
 229         /* Initialize our td */
 230         error = kern_thr_alloc(p, 0, &newtd);
 231         if (error)
 232                 goto fail;
 233
 234         cpu_copy_thread(newtd, td);
 235
 236         bzero(&newtd->td_startzero,
 237             __rangeof(struct thread, td_startzero, td_endzero));
 238         bcopy(&td->td_startcopy, &newtd->td_startcopy,
 239             __rangeof(struct thread, td_startcopy, td_endcopy));
 240         newtd->td_proc = td->td_proc;
 241         newtd->td_rb_list = newtd->td_rbp_list = newtd->td_rb_inact = 0;
 242         thread_cow_get(newtd, td);
 243
 244         error = initialize_thread(newtd, thunk);
 245         if (error != 0) {
 246                 thread_cow_free(newtd);
 247                 thread_free(newtd);
 248                 goto fail;
 249         }
 250
 251         PROC_LOCK(p);
 252         p->p_flag |= P_HADTHREADS;
 253         thread_link(newtd, p);
 254         bcopy(p->p_comm, newtd->td_name, sizeof(newtd->td_name));
 255         thread_lock(td);
 256         /* let the scheduler know about these things. */
 257         sched_fork_thread(td, newtd);
 258         thread_unlock(td);
 259         if (P_SHOULDSTOP(p))
 260                 newtd->td_flags |= TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDSUSPCHK;
 261         if (p->p_ptevents & PTRACE_LWP)
 262                 newtd->td_dbgflags |= TDB_BORN;
 263
 264         PROC_UNLOCK(p);
 265 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 266         if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(p))
 267                 PMC_CALL_HOOK(newtd, PMC_FN_THR_CREATE, NULL);
 268         else if (PMC_SYSTEM_SAMPLING_ACTIVE())
 269                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(newtd, PMC_FN_THR_CREATE_LOG, NULL);
 270 #endif
 271
 272         tidhash_add(newtd);
 273
 274         /* ignore timesharing class */
 275         if (rtp != NULL && !(td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE &&
 276             rtp->type == RTP_PRIO_NORMAL))
 277                 rtp_to_pri(rtp, newtd);
 278
 279         thread_lock(newtd);
 280         TD_SET_CAN_RUN(newtd);
 281         sched_add(newtd, SRQ_BORING);
 282
 283         return (0);
 284
 285 fail:
 286 #ifdef RACCT
 287         if (racct_enable) {
 288                 PROC_LOCK(p);
 289                 racct_sub(p, RACCT_NTHR, 1);
 290                 PROC_UNLOCK(p);
 291         }
 292 #endif
 293         return (error);
 294 }
 295
 296 int
 297 sys_thr_self(struct thread *td, struct thr_self_args *uap)
 298     /* long *id */
 299 {
 300         int error;
 301
 302         error = suword_lwpid(uap->id, (unsigned)td->td_tid);
 303         if (error == -1)
 304                 return (EFAULT);
 305         return (0);
 306 }
 307
 308 int
 309 sys_thr_exit(struct thread *td, struct thr_exit_args *uap)
 310     /* long *state */
 311 {
 312
 313         umtx_thread_exit(td);
 314
 315         /* Signal userland that it can free the stack. */
 316         if ((void *)uap->state != NULL) {
 317                 suword_lwpid(uap->state, 1);
 318                 kern_umtx_wake(td, uap->state, INT_MAX, 0);
 319         }
 320
 321         return (kern_thr_exit(td));
 322 }
 323
 324 int
 325 kern_thr_exit(struct thread *td)
 326 {
 327         struct proc *p;
 328
 329         p = td->td_proc;
 330
 331         /*
 332          * If all of the threads in a process call this routine to
 333          * exit (e.g. all threads call pthread_exit()), exactly one
 334          * thread should return to the caller to terminate the process
 335          * instead of the thread.
 336          *
 337          * Checking p_numthreads alone is not sufficient since threads
 338          * might be committed to terminating while the PROC_LOCK is
 339          * dropped in either ptracestop() or while removing this thread
 340          * from the tidhash.  Instead, the p_pendingexits field holds
 341          * the count of threads in either of those states and a thread
 342          * is considered the "last" thread if all of the other threads
 343          * in a process are already terminating.
 344          */
 345         PROC_LOCK(p);
 346         if (p->p_numthreads == p->p_pendingexits + 1) {
 347                 /*
 348                  * Ignore attempts to shut down last thread in the
 349                  * proc.  This will actually call _exit(2) in the
 350                  * usermode trampoline when it returns.
 351                  */
 352                 PROC_UNLOCK(p);
 353                 return (0);
 354         }
 355
 356         p->p_pendingexits++;
 357         td->td_dbgflags |= TDB_EXIT;
 358         if (p->p_ptevents & PTRACE_LWP)
 359                 ptracestop(td, SIGTRAP, NULL);
 360         PROC_UNLOCK(p);
 361         tidhash_remove(td);
 362         PROC_LOCK(p);
 363         p->p_pendingexits--;
 364
 365         /*
 366          * The check above should prevent all other threads from this
 367          * process from exiting while the PROC_LOCK is dropped, so
 368          * there must be at least one other thread other than the
 369          * current thread.
 370          */
 371         KASSERT(p->p_numthreads > 1, ("too few threads"));
 372         racct_sub(p, RACCT_NTHR, 1);
 373         tdsigcleanup(td);
 374
 375 #ifdef AUDIT
 376         AUDIT_SYSCALL_EXIT(0, td);
 377 #endif
 378
 379         PROC_SLOCK(p);
 380         thread_stopped(p);
 381         thread_exit();
 382         /* NOTREACHED */
 383 }
 384
 385 int
 386 sys_thr_kill(struct thread *td, struct thr_kill_args *uap)
 387     /* long id, int sig */
 388 {
 389         ksiginfo_t ksi;
 390         struct thread *ttd;
 391         struct proc *p;
 392         int error;
 393
 394         p = td->td_proc;
 395         ksiginfo_init(&ksi);
 396         ksi.ksi_signo = uap->sig;
 397         ksi.ksi_code = SI_LWP;
 398         ksi.ksi_pid = p->p_pid;
 399         ksi.ksi_uid = td->td_ucred->cr_ruid;
 400         if (uap->id == -1) {
 401                 if (uap->sig != 0 && !_SIG_VALID(uap->sig)) {
 402                         error = EINVAL;
 403                 } else {
 404                         error = ESRCH;
 405                         PROC_LOCK(p);
 406                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, ttd) {
 407                                 if (ttd != td) {
 408                                         error = 0;
 409                                         if (uap->sig == 0)
 410                                                 break;
 411                                         tdksignal(ttd, uap->sig, &ksi);
 412                                 }
 413                         }
 414                         PROC_UNLOCK(p);
 415                 }
 416         } else {
 417                 error = 0;
 418                 ttd = tdfind((lwpid_t)uap->id, p->p_pid);
 419                 if (ttd == NULL)
 420                         return (ESRCH);
 421                 if (uap->sig == 0)
 422                         ;
 423                 else if (!_SIG_VALID(uap->sig))
 424                         error = EINVAL;
 425                 else
 426                         tdksignal(ttd, uap->sig, &ksi);
 427                 PROC_UNLOCK(ttd->td_proc);
 428         }
 429         return (error);
 430 }
 431
 432 int
 433 sys_thr_kill2(struct thread *td, struct thr_kill2_args *uap)
 434     /* pid_t pid, long id, int sig */
 435 {
 436         ksiginfo_t ksi;
 437         struct thread *ttd;
 438         struct proc *p;
 439         int error;
 440
 441         AUDIT_ARG_SIGNUM(uap->sig);
 442
 443         ksiginfo_init(&ksi);
 444         ksi.ksi_signo = uap->sig;
 445         ksi.ksi_code = SI_LWP;
 446         ksi.ksi_pid = td->td_proc->p_pid;
 447         ksi.ksi_uid = td->td_ucred->cr_ruid;
 448         if (uap->id == -1) {
 449                 if ((p = pfind(uap->pid)) == NULL)
 450                         return (ESRCH);
 451                 AUDIT_ARG_PROCESS(p);
 452                 error = p_cansignal(td, p, uap->sig);
 453                 if (error) {
 454                         PROC_UNLOCK(p);
 455                         return (error);
 456                 }
 457                 if (uap->sig != 0 && !_SIG_VALID(uap->sig)) {
 458                         error = EINVAL;
 459                 } else {
 460                         error = ESRCH;
 461                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, ttd) {
 462                                 if (ttd != td) {
 463                                         error = 0;
 464                                         if (uap->sig == 0)
 465                                                 break;
 466                                         tdksignal(ttd, uap->sig, &ksi);
 467                                 }
 468                         }
 469                 }
 470                 PROC_UNLOCK(p);
 471         } else {
 472                 ttd = tdfind((lwpid_t)uap->id, uap->pid);
 473                 if (ttd == NULL)
 474                         return (ESRCH);
 475                 p = ttd->td_proc;
 476                 AUDIT_ARG_PROCESS(p);
 477                 error = p_cansignal(td, p, uap->sig);
 478                 if (uap->sig == 0)
 479                         ;
 480                 else if (!_SIG_VALID(uap->sig))
 481                         error = EINVAL;
 482                 else
 483                         tdksignal(ttd, uap->sig, &ksi);
 484                 PROC_UNLOCK(p);
 485         }
 486         return (error);
 487 }
 488
 489 int
 490 sys_thr_suspend(struct thread *td, struct thr_suspend_args *uap)
 491         /* const struct timespec *timeout */
 492 {
 493         struct timespec ts, *tsp;
 494         int error;
 495
 496         tsp = NULL;
 497         if (uap->timeout != NULL) {
 498                 error = umtx_copyin_timeout(uap->timeout, &ts);
 499                 if (error != 0)
 500                         return (error);
 501                 tsp = &ts;
 502         }
 503
 504         return (kern_thr_suspend(td, tsp));
 505 }
 506
 507 int
 508 kern_thr_suspend(struct thread *td, struct timespec *tsp)
 509 {
 510         struct proc *p = td->td_proc;
 511         struct timeval tv;
 512         int error = 0;
 513         int timo = 0;
 514
 515         if (td->td_pflags & TDP_WAKEUP) {
 516                 td->td_pflags &= ~TDP_WAKEUP;
 517                 return (0);
 518         }
 519
 520         if (tsp != NULL) {
 521                 if (tsp->tv_sec == 0 && tsp->tv_nsec == 0)
 522                         error = EWOULDBLOCK;
 523                 else {
 524                         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&tv, tsp);
 525                         timo = tvtohz(&tv);
 526                 }
 527         }
 528
 529         PROC_LOCK(p);
 530         if (error == 0 && (td->td_flags & TDF_THRWAKEUP) == 0)
 531                 error = msleep((void *)td, &p->p_mtx,
 532                          PCATCH, "lthr", timo);
 533
 534         if (td->td_flags & TDF_THRWAKEUP) {
 535                 thread_lock(td);
 536                 td->td_flags &= ~TDF_THRWAKEUP;
 537                 thread_unlock(td);
 538                 PROC_UNLOCK(p);
 539                 return (0);
 540         }
 541         PROC_UNLOCK(p);
 542         if (error == EWOULDBLOCK)
 543                 error = ETIMEDOUT;
 544         else if (error == ERESTART) {
 545                 if (timo != 0)
 546                         error = EINTR;
 547         }
 548         return (error);
 549 }
 550
 551 int
 552 sys_thr_wake(struct thread *td, struct thr_wake_args *uap)
 553         /* long id */
 554 {
 555         struct proc *p;
 556         struct thread *ttd;
 557
 558         if (uap->id == td->td_tid) {
 559                 td->td_pflags |= TDP_WAKEUP;
 560                 return (0);
 561         }
 562
 563         p = td->td_proc;
 564         ttd = tdfind((lwpid_t)uap->id, p->p_pid);
 565         if (ttd == NULL)
 566                 return (ESRCH);
 567         thread_lock(ttd);
 568         ttd->td_flags |= TDF_THRWAKEUP;
 569         thread_unlock(ttd);
 570         wakeup((void *)ttd);
 571         PROC_UNLOCK(p);
 572         return (0);
 573 }
 574
 575 int
 576 sys_thr_set_name(struct thread *td, struct thr_set_name_args *uap)
 577 {
 578         struct proc *p;
 579         char name[MAXCOMLEN + 1];
 580         struct thread *ttd;
 581         int error;
 582
 583         error = 0;
 584         name[0] = '\0';
 585         if (uap->name != NULL) {
 586                 error = copyinstr(uap->name, name, sizeof(name), NULL);
 587                 if (error == ENAMETOOLONG) {
 588                         error = copyin(uap->name, name, sizeof(name) - 1);
 589                         name[sizeof(name) - 1] = '\0';
 590                 }
 591                 if (error)
 592                         return (error);
 593         }
 594         p = td->td_proc;
 595         ttd = tdfind((lwpid_t)uap->id, p->p_pid);
 596         if (ttd == NULL)
 597                 return (ESRCH);
 598         strcpy(ttd->td_name, name);
 599 #ifdef HWPMC_HOOKS
 600         if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(p) || PMC_SYSTEM_SAMPLING_ACTIVE())
 601                 PMC_CALL_HOOK_UNLOCKED(ttd, PMC_FN_THR_CREATE_LOG, NULL);
 602 #endif
 603 #ifdef KTR
 604         sched_clear_tdname(ttd);
 605 #endif
 606         PROC_UNLOCK(p);
 607         return (error);
 608 }
 609
 610 int
 611 kern_thr_alloc(struct proc *p, int pages, struct thread **ntd)
 612 {
 613
 614         /* Have race condition but it is cheap. */
 615         if (p->p_numthreads >= max_threads_per_proc) {
 616                 ++max_threads_hits;
 617                 return (EPROCLIM);
 618         }
 619
 620         *ntd = thread_alloc(pages);
 621         if (*ntd == NULL)
 622                 return (ENOMEM);
 623
 624         return (0);
 625 }