sys/kern/kern_thread.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 2001 Julian Elischer <julian@freebsd.org>.
   3  *  All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice(s), this list of conditions and the following disclaimer as
  10  *    the first lines of this file unmodified other than the possible
  11  *    addition of one or more copyright notices.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice(s), 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 COPYRIGHT HOLDER(S) ``AS IS'' AND ANY
  17  * EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
  18  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
  19  * DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER(S) BE LIABLE FOR ANY
  20  * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  21  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  22  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER
  23  * 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 SUCH
  26  * DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include "opt_witness.h"
  30 #include "opt_kdtrace.h"
  31 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  32
  33 #include <sys/cdefs.h>
  34 __FBSDID("$FreeBSD$");
  35
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/kernel.h>
  39 #include <sys/lock.h>
  40 #include <sys/mutex.h>
  41 #include <sys/proc.h>
  42 #include <sys/rangelock.h>
  43 #include <sys/resourcevar.h>
  44 #include <sys/sdt.h>
  45 #include <sys/smp.h>
  46 #include <sys/sched.h>
  47 #include <sys/sleepqueue.h>
  48 #include <sys/selinfo.h>
  49 #include <sys/turnstile.h>
  50 #include <sys/ktr.h>
  51 #include <sys/rwlock.h>
  52 #include <sys/umtx.h>
  53 #include <sys/cpuset.h>
  54 #ifdef  HWPMC_HOOKS
  55 #include <sys/pmckern.h>
  56 #endif
  57
  58 #include <security/audit/audit.h>
  59
  60 #include <vm/vm.h>
  61 #include <vm/vm_extern.h>
  62 #include <vm/uma.h>
  63 #include <sys/eventhandler.h>
  64
  65 SDT_PROVIDER_DECLARE(proc);
  66 SDT_PROBE_DEFINE(proc, , , lwp__exit);
  67
  68 /*
  69  * thread related storage.
  70  */
  71 static uma_zone_t thread_zone;
  72
  73 TAILQ_HEAD(, thread) zombie_threads = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(zombie_threads);
  74 static struct mtx zombie_lock;
  75 MTX_SYSINIT(zombie_lock, &zombie_lock, "zombie lock", MTX_SPIN);
  76
  77 static void thread_zombie(struct thread *);
  78
  79 #define TID_BUFFER_SIZE 1024
  80
  81 struct mtx tid_lock;
  82 static struct unrhdr *tid_unrhdr;
  83 static lwpid_t tid_buffer[TID_BUFFER_SIZE];
  84 static int tid_head, tid_tail;
  85 static MALLOC_DEFINE(M_TIDHASH, "tidhash", "thread hash");
  86
  87 struct  tidhashhead *tidhashtbl;
  88 u_long  tidhash;
  89 struct  rwlock tidhash_lock;
  90
  91 static lwpid_t
  92 tid_alloc(void)
  93 {
  94         lwpid_t tid;
  95
  96         tid = alloc_unr(tid_unrhdr);
  97         if (tid != -1)
  98                 return (tid);
  99         mtx_lock(&tid_lock);
 100         if (tid_head == tid_tail) {
 101                 mtx_unlock(&tid_lock);
 102                 return (-1);
 103         }
 104         tid = tid_buffer[tid_head];
 105         tid_head = (tid_head + 1) % TID_BUFFER_SIZE;
 106         mtx_unlock(&tid_lock);
 107         return (tid);
 108 }
 109
 110 static void
 111 tid_free(lwpid_t tid)
 112 {
 113         lwpid_t tmp_tid = -1;
 114
 115         mtx_lock(&tid_lock);
 116         if ((tid_tail + 1) % TID_BUFFER_SIZE == tid_head) {
 117                 tmp_tid = tid_buffer[tid_head];
 118                 tid_head = (tid_head + 1) % TID_BUFFER_SIZE;
 119         }
 120         tid_buffer[tid_tail] = tid;
 121         tid_tail = (tid_tail + 1) % TID_BUFFER_SIZE;
 122         mtx_unlock(&tid_lock);
 123         if (tmp_tid != -1)
 124                 free_unr(tid_unrhdr, tmp_tid);
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Prepare a thread for use.
 129  */
 130 static int
 131 thread_ctor(void *mem, int size, void *arg, int flags)
 132 {
 133         struct thread   *td;
 134
 135         td = (struct thread *)mem;
 136         td->td_state = TDS_INACTIVE;
 137         td->td_oncpu = NOCPU;
 138
 139         td->td_tid = tid_alloc();
 140
 141         /*
 142          * Note that td_critnest begins life as 1 because the thread is not
 143          * running and is thereby implicitly waiting to be on the receiving
 144          * end of a context switch.
 145          */
 146         td->td_critnest = 1;
 147         td->td_lend_user_pri = PRI_MAX;
 148         EVENTHANDLER_INVOKE(thread_ctor, td);
 149 #ifdef AUDIT
 150         audit_thread_alloc(td);
 151 #endif
 152         umtx_thread_alloc(td);
 153         return (0);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * Reclaim a thread after use.
 158  */
 159 static void
 160 thread_dtor(void *mem, int size, void *arg)
 161 {
 162         struct thread *td;
 163
 164         td = (struct thread *)mem;
 165
 166 #ifdef INVARIANTS
 167         /* Verify that this thread is in a safe state to free. */
 168         switch (td->td_state) {
 169         case TDS_INHIBITED:
 170         case TDS_RUNNING:
 171         case TDS_CAN_RUN:
 172         case TDS_RUNQ:
 173                 /*
 174                  * We must never unlink a thread that is in one of
 175                  * these states, because it is currently active.
 176                  */
 177                 panic("bad state for thread unlinking");
 178                 /* NOTREACHED */
 179         case TDS_INACTIVE:
 180                 break;
 181         default:
 182                 panic("bad thread state");
 183                 /* NOTREACHED */
 184         }
 185 #endif
 186 #ifdef AUDIT
 187         audit_thread_free(td);
 188 #endif
 189         /* Free all OSD associated to this thread. */
 190         osd_thread_exit(td);
 191
 192         EVENTHANDLER_INVOKE(thread_dtor, td);
 193         tid_free(td->td_tid);
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Initialize type-stable parts of a thread (when newly created).
 198  */
 199 static int
 200 thread_init(void *mem, int size, int flags)
 201 {
 202         struct thread *td;
 203
 204         td = (struct thread *)mem;
 205
 206         td->td_sleepqueue = sleepq_alloc();
 207         td->td_turnstile = turnstile_alloc();
 208         td->td_rlqe = NULL;
 209         EVENTHANDLER_INVOKE(thread_init, td);
 210         td->td_sched = (struct td_sched *)&td[1];
 211         umtx_thread_init(td);
 212         td->td_kstack = 0;
 213         return (0);
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Tear down type-stable parts of a thread (just before being discarded).
 218  */
 219 static void
 220 thread_fini(void *mem, int size)
 221 {
 222         struct thread *td;
 223
 224         td = (struct thread *)mem;
 225         EVENTHANDLER_INVOKE(thread_fini, td);
 226         rlqentry_free(td->td_rlqe);
 227         turnstile_free(td->td_turnstile);
 228         sleepq_free(td->td_sleepqueue);
 229         umtx_thread_fini(td);
 230         seltdfini(td);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * For a newly created process,
 235  * link up all the structures and its initial threads etc.
 236  * called from:
 237  * {arch}/{arch}/machdep.c   ia64_init(), init386() etc.
 238  * proc_dtor() (should go away)
 239  * proc_init()
 240  */
 241 void
 242 proc_linkup0(struct proc *p, struct thread *td)
 243 {
 244         TAILQ_INIT(&p->p_threads);           /* all threads in proc */
 245         proc_linkup(p, td);
 246 }
 247
 248 void
 249 proc_linkup(struct proc *p, struct thread *td)
 250 {
 251
 252         sigqueue_init(&p->p_sigqueue, p);
 253         p->p_ksi = ksiginfo_alloc(1);
 254         if (p->p_ksi != NULL) {
 255                 /* XXX p_ksi may be null if ksiginfo zone is not ready */
 256                 p->p_ksi->ksi_flags = KSI_EXT | KSI_INS;
 257         }
 258         LIST_INIT(&p->p_mqnotifier);
 259         p->p_numthreads = 0;
 260         thread_link(td, p);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Initialize global thread allocation resources.
 265  */
 266 void
 267 threadinit(void)
 268 {
 269
 270         mtx_init(&tid_lock, "TID lock", NULL, MTX_DEF);
 271
 272         /*
 273          * pid_max cannot be greater than PID_MAX.
 274          * leave one number for thread0.
 275          */
 276         tid_unrhdr = new_unrhdr(PID_MAX + 2, INT_MAX, &tid_lock);
 277
 278         thread_zone = uma_zcreate("THREAD", sched_sizeof_thread(),
 279             thread_ctor, thread_dtor, thread_init, thread_fini,
 280             16 - 1, 0);
 281         tidhashtbl = hashinit(maxproc / 2, M_TIDHASH, &tidhash);
 282         rw_init(&tidhash_lock, "tidhash");
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Place an unused thread on the zombie list.
 287  * Use the slpq as that must be unused by now.
 288  */
 289 void
 290 thread_zombie(struct thread *td)
 291 {
 292         mtx_lock_spin(&zombie_lock);
 293         TAILQ_INSERT_HEAD(&zombie_threads, td, td_slpq);
 294         mtx_unlock_spin(&zombie_lock);
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Release a thread that has exited after cpu_throw().
 299  */
 300 void
 301 thread_stash(struct thread *td)
 302 {
 303         atomic_subtract_rel_int(&td->td_proc->p_exitthreads, 1);
 304         thread_zombie(td);
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Reap zombie resources.
 309  */
 310 void
 311 thread_reap(void)
 312 {
 313         struct thread *td_first, *td_next;
 314
 315         /*
 316          * Don't even bother to lock if none at this instant,
 317          * we really don't care about the next instant..
 318          */
 319         if (!TAILQ_EMPTY(&zombie_threads)) {
 320                 mtx_lock_spin(&zombie_lock);
 321                 td_first = TAILQ_FIRST(&zombie_threads);
 322                 if (td_first)
 323                         TAILQ_INIT(&zombie_threads);
 324                 mtx_unlock_spin(&zombie_lock);
 325                 while (td_first) {
 326                         td_next = TAILQ_NEXT(td_first, td_slpq);
 327                         if (td_first->td_ucred)
 328                                 crfree(td_first->td_ucred);
 329                         thread_free(td_first);
 330                         td_first = td_next;
 331                 }
 332         }
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Allocate a thread.
 337  */
 338 struct thread *
 339 thread_alloc(int pages)
 340 {
 341         struct thread *td;
 342
 343         thread_reap(); /* check if any zombies to get */
 344
 345         td = (struct thread *)uma_zalloc(thread_zone, M_WAITOK);
 346         KASSERT(td->td_kstack == 0, ("thread_alloc got thread with kstack"));
 347         if (!vm_thread_new(td, pages)) {
 348                 uma_zfree(thread_zone, td);
 349                 return (NULL);
 350         }
 351         cpu_thread_alloc(td);
 352         return (td);
 353 }
 354
 355 int
 356 thread_alloc_stack(struct thread *td, int pages)
 357 {
 358
 359         KASSERT(td->td_kstack == 0,
 360             ("thread_alloc_stack called on a thread with kstack"));
 361         if (!vm_thread_new(td, pages))
 362                 return (0);
 363         cpu_thread_alloc(td);
 364         return (1);
 365 }
 366
 367 /*
 368  * Deallocate a thread.
 369  */
 370 void
 371 thread_free(struct thread *td)
 372 {
 373
 374         lock_profile_thread_exit(td);
 375         if (td->td_cpuset)
 376                 cpuset_rel(td->td_cpuset);
 377         td->td_cpuset = NULL;
 378         cpu_thread_free(td);
 379         if (td->td_kstack != 0)
 380                 vm_thread_dispose(td);
 381         uma_zfree(thread_zone, td);
 382 }
 383
 384 /*
 385  * Discard the current thread and exit from its context.
 386  * Always called with scheduler locked.
 387  *
 388  * Because we can't free a thread while we're operating under its context,
 389  * push the current thread into our CPU's deadthread holder. This means
 390  * we needn't worry about someone else grabbing our context before we
 391  * do a cpu_throw().
 392  */
 393 void
 394 thread_exit(void)
 395 {
 396         uint64_t runtime, new_switchtime;
 397         struct thread *td;
 398         struct thread *td2;
 399         struct proc *p;
 400         int wakeup_swapper;
 401
 402         td = curthread;
 403         p = td->td_proc;
 404
 405         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 406         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 407
 408         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 409         KASSERT(p != NULL, ("thread exiting without a process"));
 410         CTR3(KTR_PROC, "thread_exit: thread %p (pid %ld, %s)", td,
 411             (long)p->p_pid, td->td_name);
 412         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&td->td_sigqueue.sq_list), ("signal pending"));
 413
 414 #ifdef AUDIT
 415         AUDIT_SYSCALL_EXIT(0, td);
 416 #endif
 417         /*
 418          * drop FPU & debug register state storage, or any other
 419          * architecture specific resources that
 420          * would not be on a new untouched process.
 421          */
 422         cpu_thread_exit(td);    /* XXXSMP */
 423
 424         /*
 425          * The last thread is left attached to the process
 426          * So that the whole bundle gets recycled. Skip
 427          * all this stuff if we never had threads.
 428          * EXIT clears all sign of other threads when
 429          * it goes to single threading, so the last thread always
 430          * takes the short path.
 431          */
 432         if (p->p_flag & P_HADTHREADS) {
 433                 if (p->p_numthreads > 1) {
 434                         atomic_add_int(&td->td_proc->p_exitthreads, 1);
 435                         thread_unlink(td);
 436                         td2 = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 437                         sched_exit_thread(td2, td);
 438
 439                         /*
 440                          * The test below is NOT true if we are the
 441                          * sole exiting thread. P_STOPPED_SINGLE is unset
 442                          * in exit1() after it is the only survivor.
 443                          */
 444                         if (P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SINGLE) {
 445                                 if (p->p_numthreads == p->p_suspcount) {
 446                                         thread_lock(p->p_singlethread);
 447                                         wakeup_swapper = thread_unsuspend_one(
 448                                                 p->p_singlethread, p);
 449                                         thread_unlock(p->p_singlethread);
 450                                         if (wakeup_swapper)
 451                                                 kick_proc0();
 452                                 }
 453                         }
 454
 455                         PCPU_SET(deadthread, td);
 456                 } else {
 457                         /*
 458                          * The last thread is exiting.. but not through exit()
 459                          */
 460                         panic ("thread_exit: Last thread exiting on its own");
 461                 }
 462         }
 463 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 464         /*
 465          * If this thread is part of a process that is being tracked by hwpmc(4),
 466          * inform the module of the thread's impending exit.
 467          */
 468         if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
 469                 PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
 470 #endif
 471         PROC_UNLOCK(p);
 472
 473         /* Do the same timestamp bookkeeping that mi_switch() would do. */
 474         new_switchtime = cpu_ticks();
 475         runtime = new_switchtime - PCPU_GET(switchtime);
 476         td->td_runtime += runtime;
 477         td->td_incruntime += runtime;
 478         PCPU_SET(switchtime, new_switchtime);
 479         PCPU_SET(switchticks, ticks);
 480         PCPU_INC(cnt.v_swtch);
 481
 482         /* Save our resource usage in our process. */
 483         td->td_ru.ru_nvcsw++;
 484         ruxagg(p, td);
 485         rucollect(&p->p_ru, &td->td_ru);
 486
 487         thread_lock(td);
 488         PROC_SUNLOCK(p);
 489         td->td_state = TDS_INACTIVE;
 490 #ifdef WITNESS
 491         witness_thread_exit(td);
 492 #endif
 493         CTR1(KTR_PROC, "thread_exit: cpu_throw() thread %p", td);
 494         sched_throw(td);
 495         panic("I'm a teapot!");
 496         /* NOTREACHED */
 497 }
 498
 499 /*
 500  * Do any thread specific cleanups that may be needed in wait()
 501  * called with Giant, proc and schedlock not held.
 502  */
 503 void
 504 thread_wait(struct proc *p)
 505 {
 506         struct thread *td;
 507
 508         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 509         KASSERT(p->p_numthreads == 1, ("multiple threads in thread_wait()"));
 510         KASSERT(p->p_exitthreads == 0, ("p_exitthreads leaking"));
 511         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 512         /* Lock the last thread so we spin until it exits cpu_throw(). */
 513         thread_lock(td);
 514         thread_unlock(td);
 515         lock_profile_thread_exit(td);
 516         cpuset_rel(td->td_cpuset);
 517         td->td_cpuset = NULL;
 518         cpu_thread_clean(td);
 519         crfree(td->td_ucred);
 520         thread_reap();  /* check for zombie threads etc. */
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Link a thread to a process.
 525  * set up anything that needs to be initialized for it to
 526  * be used by the process.
 527  */
 528 void
 529 thread_link(struct thread *td, struct proc *p)
 530 {
 531
 532         /*
 533          * XXX This can't be enabled because it's called for proc0 before
 534          * its lock has been created.
 535          * PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 536          */
 537         td->td_state    = TDS_INACTIVE;
 538         td->td_proc     = p;
 539         td->td_flags    = TDF_INMEM;
 540
 541         LIST_INIT(&td->td_contested);
 542         LIST_INIT(&td->td_lprof[0]);
 543         LIST_INIT(&td->td_lprof[1]);
 544         sigqueue_init(&td->td_sigqueue, p);
 545         callout_init(&td->td_slpcallout, CALLOUT_MPSAFE);
 546         TAILQ_INSERT_HEAD(&p->p_threads, td, td_plist);
 547         p->p_numthreads++;
 548 }
 549
 550 /*
 551  * Called from:
 552  *  thread_exit()
 553  */
 554 void
 555 thread_unlink(struct thread *td)
 556 {
 557         struct proc *p = td->td_proc;
 558
 559         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 560         TAILQ_REMOVE(&p->p_threads, td, td_plist);
 561         p->p_numthreads--;
 562         /* could clear a few other things here */
 563         /* Must  NOT clear links to proc! */
 564 }
 565
 566 static int
 567 calc_remaining(struct proc *p, int mode)
 568 {
 569         int remaining;
 570
 571         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 572         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 573         if (mode == SINGLE_EXIT)
 574                 remaining = p->p_numthreads;
 575         else if (mode == SINGLE_BOUNDARY)
 576                 remaining = p->p_numthreads - p->p_boundary_count;
 577         else if (mode == SINGLE_NO_EXIT || mode == SINGLE_ALLPROC)
 578                 remaining = p->p_numthreads - p->p_suspcount;
 579         else
 580                 panic("calc_remaining: wrong mode %d", mode);
 581         return (remaining);
 582 }
 583
 584 static int
 585 remain_for_mode(int mode)
 586 {
 587
 588         return (mode == SINGLE_ALLPROC ? 0 : 1);
 589 }
 590
 591 static int
 592 weed_inhib(int mode, struct thread *td2, struct proc *p)
 593 {
 594         int wakeup_swapper;
 595
 596         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 597         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 598         THREAD_LOCK_ASSERT(td2, MA_OWNED);
 599
 600         wakeup_swapper = 0;
 601         switch (mode) {
 602         case SINGLE_EXIT:
 603                 if (TD_IS_SUSPENDED(td2))
 604                         wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td2, p);
 605                 if (TD_ON_SLEEPQ(td2) && (td2->td_flags & TDF_SINTR) != 0)
 606                         wakeup_swapper |= sleepq_abort(td2, EINTR);
 607                 break;
 608         case SINGLE_BOUNDARY:
 609                 if (TD_IS_SUSPENDED(td2) && (td2->td_flags & TDF_BOUNDARY) == 0)
 610                         wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td2, p);
 611                 if (TD_ON_SLEEPQ(td2) && (td2->td_flags & TDF_SINTR) != 0)
 612                         wakeup_swapper |= sleepq_abort(td2, ERESTART);
 613                 break;
 614         case SINGLE_NO_EXIT:
 615                 if (TD_IS_SUSPENDED(td2) && (td2->td_flags & TDF_BOUNDARY) == 0)
 616                         wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td2, p);
 617                 if (TD_ON_SLEEPQ(td2) && (td2->td_flags & TDF_SINTR) != 0)
 618                         wakeup_swapper |= sleepq_abort(td2, ERESTART);
 619                 break;
 620         case SINGLE_ALLPROC:
 621                 /*
 622                  * ALLPROC suspend tries to avoid spurious EINTR for
 623                  * threads sleeping interruptable, by suspending the
 624                  * thread directly, similarly to sig_suspend_threads().
 625                  * Since such sleep is not performed at the user
 626                  * boundary, TDF_BOUNDARY flag is not set, and TDF_ALLPROCSUSP
 627                  * is used to avoid immediate un-suspend.
 628                  */
 629                 if (TD_IS_SUSPENDED(td2) && (td2->td_flags & (TDF_BOUNDARY |
 630                     TDF_ALLPROCSUSP)) == 0)
 631                         wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td2, p);
 632                 if (TD_ON_SLEEPQ(td2) && (td2->td_flags & TDF_SINTR) != 0) {
 633                         if ((td2->td_flags & TDF_SBDRY) == 0) {
 634                                 thread_suspend_one(td2);
 635                                 td2->td_flags |= TDF_ALLPROCSUSP;
 636                         } else {
 637                                 wakeup_swapper |= sleepq_abort(td2, ERESTART);
 638                         }
 639                 }
 640                 break;
 641         }
 642         return (wakeup_swapper);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Enforce single-threading.
 647  *
 648  * Returns 1 if the caller must abort (another thread is waiting to
 649  * exit the process or similar). Process is locked!
 650  * Returns 0 when you are successfully the only thread running.
 651  * A process has successfully single threaded in the suspend mode when
 652  * There are no threads in user mode. Threads in the kernel must be
 653  * allowed to continue until they get to the user boundary. They may even
 654  * copy out their return values and data before suspending. They may however be
 655  * accelerated in reaching the user boundary as we will wake up
 656  * any sleeping threads that are interruptable. (PCATCH).
 657  */
 658 int
 659 thread_single(struct proc *p, int mode)
 660 {
 661         struct thread *td;
 662         struct thread *td2;
 663         int remaining, wakeup_swapper;
 664
 665         td = curthread;
 666         KASSERT(mode == SINGLE_EXIT || mode == SINGLE_BOUNDARY ||
 667             mode == SINGLE_ALLPROC || mode == SINGLE_NO_EXIT,
 668             ("invalid mode %d", mode));
 669         /*
 670          * If allowing non-ALLPROC singlethreading for non-curproc
 671          * callers, calc_remaining() and remain_for_mode() should be
 672          * adjusted to also account for td->td_proc != p.  For now
 673          * this is not implemented because it is not used.
 674          */
 675         KASSERT((mode == SINGLE_ALLPROC && td->td_proc != p) ||
 676             (mode != SINGLE_ALLPROC && td->td_proc == p),
 677             ("mode %d proc %p curproc %p", mode, p, td->td_proc));
 678         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 679         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 680
 681         if ((p->p_flag & P_HADTHREADS) == 0 && mode != SINGLE_ALLPROC)
 682                 return (0);
 683
 684         /* Is someone already single threading? */
 685         if (p->p_singlethread != NULL && p->p_singlethread != td)
 686                 return (1);
 687
 688         if (mode == SINGLE_EXIT) {
 689                 p->p_flag |= P_SINGLE_EXIT;
 690                 p->p_flag &= ~P_SINGLE_BOUNDARY;
 691         } else {
 692                 p->p_flag &= ~P_SINGLE_EXIT;
 693                 if (mode == SINGLE_BOUNDARY)
 694                         p->p_flag |= P_SINGLE_BOUNDARY;
 695                 else
 696                         p->p_flag &= ~P_SINGLE_BOUNDARY;
 697         }
 698         if (mode == SINGLE_ALLPROC)
 699                 p->p_flag |= P_TOTAL_STOP;
 700         p->p_flag |= P_STOPPED_SINGLE;
 701         PROC_SLOCK(p);
 702         p->p_singlethread = td;
 703         remaining = calc_remaining(p, mode);
 704         while (remaining != remain_for_mode(mode)) {
 705                 if (P_SHOULDSTOP(p) != P_STOPPED_SINGLE)
 706                         goto stopme;
 707                 wakeup_swapper = 0;
 708                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td2) {
 709                         if (td2 == td)
 710                                 continue;
 711                         thread_lock(td2);
 712                         td2->td_flags |= TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDSUSPCHK;
 713                         if (TD_IS_INHIBITED(td2)) {
 714                                 wakeup_swapper |= weed_inhib(mode, td2, p);
 715 #ifdef SMP
 716                         } else if (TD_IS_RUNNING(td2) && td != td2) {
 717                                 forward_signal(td2);
 718 #endif
 719                         }
 720                         thread_unlock(td2);
 721                 }
 722                 if (wakeup_swapper)
 723                         kick_proc0();
 724                 remaining = calc_remaining(p, mode);
 725
 726                 /*
 727                  * Maybe we suspended some threads.. was it enough?
 728                  */
 729                 if (remaining == remain_for_mode(mode))
 730                         break;
 731
 732 stopme:
 733                 /*
 734                  * Wake us up when everyone else has suspended.
 735                  * In the mean time we suspend as well.
 736                  */
 737                 thread_suspend_switch(td, p);
 738                 remaining = calc_remaining(p, mode);
 739         }
 740         if (mode == SINGLE_EXIT) {
 741                 /*
 742                  * Convert the process to an unthreaded process.  The
 743                  * SINGLE_EXIT is called by exit1() or execve(), in
 744                  * both cases other threads must be retired.
 745                  */
 746                 KASSERT(p->p_numthreads == 1, ("Unthreading with >1 threads"));
 747                 p->p_singlethread = NULL;
 748                 p->p_flag &= ~(P_STOPPED_SINGLE | P_SINGLE_EXIT | P_HADTHREADS);
 749
 750                 /*
 751                  * Wait for any remaining threads to exit cpu_throw().
 752                  */
 753                 while (p->p_exitthreads != 0) {
 754                         PROC_SUNLOCK(p);
 755                         PROC_UNLOCK(p);
 756                         sched_relinquish(td);
 757                         PROC_LOCK(p);
 758                         PROC_SLOCK(p);
 759                 }
 760         }
 761         PROC_SUNLOCK(p);
 762         return (0);
 763 }
 764
 765 bool
 766 thread_suspend_check_needed(void)
 767 {
 768         struct proc *p;
 769         struct thread *td;
 770
 771         td = curthread;
 772         p = td->td_proc;
 773         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 774         return (P_SHOULDSTOP(p) || ((p->p_flag & P_TRACED) != 0 &&
 775             (td->td_dbgflags & TDB_SUSPEND) != 0));
 776 }
 777
 778 /*
 779  * Called in from locations that can safely check to see
 780  * whether we have to suspend or at least throttle for a
 781  * single-thread event (e.g. fork).
 782  *
 783  * Such locations include userret().
 784  * If the "return_instead" argument is non zero, the thread must be able to
 785  * accept 0 (caller may continue), or 1 (caller must abort) as a result.
 786  *
 787  * The 'return_instead' argument tells the function if it may do a
 788  * thread_exit() or suspend, or whether the caller must abort and back
 789  * out instead.
 790  *
 791  * If the thread that set the single_threading request has set the
 792  * P_SINGLE_EXIT bit in the process flags then this call will never return
 793  * if 'return_instead' is false, but will exit.
 794  *
 795  * P_SINGLE_EXIT | return_instead == 0| return_instead != 0
 796  *---------------+--------------------+---------------------
 797  *       0       | returns 0          |   returns 0 or 1
 798  *               | when ST ends       |   immediately
 799  *---------------+--------------------+---------------------
 800  *       1       | thread exits       |   returns 1
 801  *               |                    |  immediately
 802  * 0 = thread_exit() or suspension ok,
 803  * other = return error instead of stopping the thread.
 804  *
 805  * While a full suspension is under effect, even a single threading
 806  * thread would be suspended if it made this call (but it shouldn't).
 807  * This call should only be made from places where
 808  * thread_exit() would be safe as that may be the outcome unless
 809  * return_instead is set.
 810  */
 811 int
 812 thread_suspend_check(int return_instead)
 813 {
 814         struct thread *td;
 815         struct proc *p;
 816         int wakeup_swapper;
 817
 818         td = curthread;
 819         p = td->td_proc;
 820         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 821         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 822         while (thread_suspend_check_needed()) {
 823                 if (P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SINGLE) {
 824                         KASSERT(p->p_singlethread != NULL,
 825                             ("singlethread not set"));
 826                         /*
 827                          * The only suspension in action is a
 828                          * single-threading. Single threader need not stop.
 829                          * XXX Should be safe to access unlocked
 830                          * as it can only be set to be true by us.
 831                          */
 832                         if (p->p_singlethread == td)
 833                                 return (0);     /* Exempt from stopping. */
 834                 }
 835                 if ((p->p_flag & P_SINGLE_EXIT) && return_instead)
 836                         return (EINTR);
 837
 838                 /* Should we goto user boundary if we didn't come from there? */
 839                 if (P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SINGLE &&
 840                     (p->p_flag & P_SINGLE_BOUNDARY) && return_instead)
 841                         return (ERESTART);
 842
 843                 /*
 844                  * Ignore suspend requests for stop signals if they
 845                  * are deferred.
 846                  */
 847                 if ((P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SIG ||
 848                     (p->p_flag & P_TOTAL_STOP) != 0) &&
 849                     (td->td_flags & TDF_SBDRY) != 0) {
 850                         KASSERT(return_instead,
 851                             ("TDF_SBDRY set for unsafe thread_suspend_check"));
 852                         return (0);
 853                 }
 854
 855                 /*
 856                  * If the process is waiting for us to exit,
 857                  * this thread should just suicide.
 858                  * Assumes that P_SINGLE_EXIT implies P_STOPPED_SINGLE.
 859                  */
 860                 if ((p->p_flag & P_SINGLE_EXIT) && (p->p_singlethread != td)) {
 861                         PROC_UNLOCK(p);
 862                         tidhash_remove(td);
 863                         PROC_LOCK(p);
 864                         tdsigcleanup(td);
 865                         umtx_thread_exit(td);
 866                         PROC_SLOCK(p);
 867                         thread_stopped(p);
 868                         thread_exit();
 869                 }
 870
 871                 PROC_SLOCK(p);
 872                 thread_stopped(p);
 873                 if (P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SINGLE) {
 874                         if (p->p_numthreads == p->p_suspcount + 1) {
 875                                 thread_lock(p->p_singlethread);
 876                                 wakeup_swapper =
 877                                     thread_unsuspend_one(p->p_singlethread, p);
 878                                 thread_unlock(p->p_singlethread);
 879                                 if (wakeup_swapper)
 880                                         kick_proc0();
 881                         }
 882                 }
 883                 PROC_UNLOCK(p);
 884                 thread_lock(td);
 885                 /*
 886                  * When a thread suspends, it just
 887                  * gets taken off all queues.
 888                  */
 889                 thread_suspend_one(td);
 890                 if (return_instead == 0) {
 891                         p->p_boundary_count++;
 892                         td->td_flags |= TDF_BOUNDARY;
 893                 }
 894                 PROC_SUNLOCK(p);
 895                 mi_switch(SW_INVOL | SWT_SUSPEND, NULL);
 896                 if (return_instead == 0)
 897                         td->td_flags &= ~TDF_BOUNDARY;
 898                 thread_unlock(td);
 899                 PROC_LOCK(p);
 900                 if (return_instead == 0) {
 901                         PROC_SLOCK(p);
 902                         p->p_boundary_count--;
 903                         PROC_SUNLOCK(p);
 904                 }
 905         }
 906         return (0);
 907 }
 908
 909 void
 910 thread_suspend_switch(struct thread *td, struct proc *p)
 911 {
 912
 913         KASSERT(!TD_IS_SUSPENDED(td), ("already suspended"));
 914         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 915         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 916         /*
 917          * We implement thread_suspend_one in stages here to avoid
 918          * dropping the proc lock while the thread lock is owned.
 919          */
 920         if (p == td->td_proc) {
 921                 thread_stopped(p);
 922                 p->p_suspcount++;
 923         }
 924         PROC_UNLOCK(p);
 925         thread_lock(td);
 926         td->td_flags &= ~TDF_NEEDSUSPCHK;
 927         TD_SET_SUSPENDED(td);
 928         sched_sleep(td, 0);
 929         PROC_SUNLOCK(p);
 930         DROP_GIANT();
 931         mi_switch(SW_VOL | SWT_SUSPEND, NULL);
 932         thread_unlock(td);
 933         PICKUP_GIANT();
 934         PROC_LOCK(p);
 935         PROC_SLOCK(p);
 936 }
 937
 938 void
 939 thread_suspend_one(struct thread *td)
 940 {
 941         struct proc *p;
 942
 943         p = td->td_proc;
 944         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 945         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 946         KASSERT(!TD_IS_SUSPENDED(td), ("already suspended"));
 947         p->p_suspcount++;
 948         td->td_flags &= ~TDF_NEEDSUSPCHK;
 949         TD_SET_SUSPENDED(td);
 950         sched_sleep(td, 0);
 951 }
 952
 953 int
 954 thread_unsuspend_one(struct thread *td, struct proc *p)
 955 {
 956
 957         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 958         KASSERT(TD_IS_SUSPENDED(td), ("Thread not suspended"));
 959         TD_CLR_SUSPENDED(td);
 960         td->td_flags &= ~TDF_ALLPROCSUSP;
 961         if (td->td_proc == p) {
 962                 PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 963                 p->p_suspcount--;
 964         }
 965         return (setrunnable(td));
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Allow all threads blocked by single threading to continue running.
 970  */
 971 void
 972 thread_unsuspend(struct proc *p)
 973 {
 974         struct thread *td;
 975         int wakeup_swapper;
 976
 977         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 978         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 979         wakeup_swapper = 0;
 980         if (!P_SHOULDSTOP(p)) {
 981                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 982                         thread_lock(td);
 983                         if (TD_IS_SUSPENDED(td)) {
 984                                 wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td, p);
 985                         }
 986                         thread_unlock(td);
 987                 }
 988         } else if ((P_SHOULDSTOP(p) == P_STOPPED_SINGLE) &&
 989             (p->p_numthreads == p->p_suspcount)) {
 990                 /*
 991                  * Stopping everything also did the job for the single
 992                  * threading request. Now we've downgraded to single-threaded,
 993                  * let it continue.
 994                  */
 995                 if (p->p_singlethread->td_proc == p) {
 996                         thread_lock(p->p_singlethread);
 997                         wakeup_swapper = thread_unsuspend_one(
 998                             p->p_singlethread, p);
 999                         thread_unlock(p->p_singlethread);
1000                 }
1001         }
1002         if (wakeup_swapper)
1003                 kick_proc0();
1004 }
1005
1006 /*
1007  * End the single threading mode..
1008  */
1009 void
1010 thread_single_end(struct proc *p, int mode)
1011 {
1012         struct thread *td;
1013         int wakeup_swapper;
1014
1015         KASSERT(mode == SINGLE_EXIT || mode == SINGLE_BOUNDARY ||
1016             mode == SINGLE_ALLPROC || mode == SINGLE_NO_EXIT,
1017             ("invalid mode %d", mode));
1018         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1019         KASSERT((mode == SINGLE_ALLPROC && (p->p_flag & P_TOTAL_STOP) != 0) ||
1020             (mode != SINGLE_ALLPROC && (p->p_flag & P_TOTAL_STOP) == 0),
1021             ("mode %d does not match P_TOTAL_STOP", mode));
1022         p->p_flag &= ~(P_STOPPED_SINGLE | P_SINGLE_EXIT | P_SINGLE_BOUNDARY |
1023             P_TOTAL_STOP);
1024         PROC_SLOCK(p);
1025         p->p_singlethread = NULL;
1026         wakeup_swapper = 0;
1027         /*
1028          * If there are other threads they may now run,
1029          * unless of course there is a blanket 'stop order'
1030          * on the process. The single threader must be allowed
1031          * to continue however as this is a bad place to stop.
1032          */
1033         if (p->p_numthreads != remain_for_mode(mode) && !P_SHOULDSTOP(p)) {
1034                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1035                         thread_lock(td);
1036                         if (TD_IS_SUSPENDED(td)) {
1037                                 wakeup_swapper |= thread_unsuspend_one(td, p);
1038                         }
1039                         thread_unlock(td);
1040                 }
1041         }
1042         PROC_SUNLOCK(p);
1043         if (wakeup_swapper)
1044                 kick_proc0();
1045 }
1046
1047 struct thread *
1048 thread_find(struct proc *p, lwpid_t tid)
1049 {
1050         struct thread *td;
1051
1052         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1053         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1054                 if (td->td_tid == tid)
1055                         break;
1056         }
1057         return (td);
1058 }
1059
1060 /* Locate a thread by number; return with proc lock held. */
1061 struct thread *
1062 tdfind(lwpid_t tid, pid_t pid)
1063 {
1064 #define RUN_THRESH      16
1065         struct thread *td;
1066         int run = 0;
1067
1068         rw_rlock(&tidhash_lock);
1069         LIST_FOREACH(td, TIDHASH(tid), td_hash) {
1070                 if (td->td_tid == tid) {
1071                         if (pid != -1 && td->td_proc->p_pid != pid) {
1072                                 td = NULL;
1073                                 break;
1074                         }
1075                         PROC_LOCK(td->td_proc);
1076                         if (td->td_proc->p_state == PRS_NEW) {
1077                                 PROC_UNLOCK(td->td_proc);
1078                                 td = NULL;
1079                                 break;
1080                         }
1081                         if (run > RUN_THRESH) {
1082                                 if (rw_try_upgrade(&tidhash_lock)) {
1083                                         LIST_REMOVE(td, td_hash);
1084                                         LIST_INSERT_HEAD(TIDHASH(td->td_tid),
1085                                                 td, td_hash);
1086                                         rw_wunlock(&tidhash_lock);
1087                                         return (td);
1088                                 }
1089                         }
1090                         break;
1091                 }
1092                 run++;
1093         }
1094         rw_runlock(&tidhash_lock);
1095         return (td);
1096 }
1097
1098 void
1099 tidhash_add(struct thread *td)
1100 {
1101         rw_wlock(&tidhash_lock);
1102         LIST_INSERT_HEAD(TIDHASH(td->td_tid), td, td_hash);
1103         rw_wunlock(&tidhash_lock);
1104 }
1105
1106 void
1107 tidhash_remove(struct thread *td)
1108 {
1109         rw_wlock(&tidhash_lock);
1110         LIST_REMOVE(td, td_hash);
1111         rw_wunlock(&tidhash_lock);
1112 }