lunaix-os/kernel/process/fork.c

   1 #include <lunaix/mm/region.h>
   2 #include <lunaix/mm/valloc.h>
   3 #include <lunaix/mm/page.h>
   4 #include <lunaix/mm/mmap.h>
   5 #include <lunaix/process.h>
   6 #include <lunaix/spike.h>
   7 #include <lunaix/status.h>
   8 #include <lunaix/syscall.h>
   9 #include <lunaix/syslog.h>
  10 #include <lunaix/signal.h>
  11
  12 #include <sys/abi.h>
  13 #include <sys/mm/mm_defs.h>
  14
  15 #include <klibc/string.h>
  16
  17 LOG_MODULE("FORK")
  18
  19 static void
  20 region_maybe_cow(struct mm_region* region)
  21 {
  22     int attr = region->attr;
  23     if ((attr & REGION_WSHARED)) {
  24         return;
  25     }
  26
  27     pfn_t start_pn = pfn(region->start);
  28     pfn_t end_pn = pfn(region->end);
  29
  30     for (size_t i = start_pn; i <= end_pn; i++) {
  31         pte_t* self = mkptep_pn(VMS_SELF, i);
  32         pte_t* guest = mkptep_pn(VMS_MOUNT_1, i);
  33         ptr_t va = page_addr(ptep_pfn(self));
  34
  35         if ((attr & REGION_MODE_MASK) == REGION_RSHARED) {
  36             set_pte(self, pte_mkwprotect(*self));
  37             set_pte(guest, pte_mkwprotect(*guest));
  38         } else {
  39             // 如果是私有页，则将该页从新进程中移除。
  40             set_pte(guest, null_pte);
  41         }
  42     }
  43
  44     tlb_flush_vmr_all(region);
  45 }
  46
  47 static inline void
  48 __dup_fdtable(struct proc_info* pcb)
  49 {
  50     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
  51         struct v_fd* fd = __current->fdtable->fds[i];
  52         if (!fd)
  53             continue;
  54         vfs_dup_fd(fd, &pcb->fdtable->fds[i]);
  55     }
  56 }
  57
  58
  59 static void
  60 __dup_kernel_stack(struct thread* thread, ptr_t vm_mnt)
  61 {
  62     struct leaflet* leaflet;
  63
  64     ptr_t kstack_pn = pfn(current_thread->kstack);
  65     kstack_pn -= pfn(KSTACK_SIZE) - 1;
  66
  67     // copy the kernel stack
  68     pte_t* src_ptep = mkptep_pn(VMS_SELF, kstack_pn);
  69     pte_t* dest_ptep = mkptep_pn(vm_mnt, kstack_pn);
  70     for (size_t i = 0; i < pfn(KSTACK_SIZE); i++) {
  71         pte_t p = *src_ptep;
  72
  73         if (pte_isguardian(p)) {
  74             set_pte(dest_ptep, guard_pte);
  75         } else {
  76             leaflet = dup_leaflet(pte_leaflet(p));
  77             i += ptep_map_leaflet(dest_ptep, p, leaflet);
  78         }
  79
  80         src_ptep++;
  81         dest_ptep++;
  82     }
  83
  84     struct proc_mm* mm = vmspace(thread->process);
  85     tlb_flush_mm_range(mm, kstack_pn, leaf_count(KSTACK_SIZE));
  86 }
  87
  88 /*
  89     Duplicate the current active thread to the forked process's
  90     main thread.
  91
  92     This is not the same as "fork a thread within the same
  93     process". In fact, it is impossible to do such "thread forking"
  94     as the new forked thread's kernel and user stack must not
  95     coincide with the original thread (because the same vm space)
  96     thus all reference to the stack space are staled which could
  97     lead to undefined behaviour.
  98
  99 */
 100
 101 static struct thread*
 102 dup_active_thread(ptr_t vm_mnt, struct proc_info* duped_pcb)
 103 {
 104     struct thread* th = alloc_thread(duped_pcb);
 105     if (!th) {
 106         return NULL;
 107     }
 108
 109     th->hstate = current_thread->hstate;
 110     th->kstack = current_thread->kstack;
 111
 112     signal_dup_context(&th->sigctx);
 113
 114     /*
 115      *  store the return value for forked process.
 116      *  this will be implicit carried over after kernel stack is copied.
 117      */
 118     store_retval_to(th, 0);
 119
 120     __dup_kernel_stack(th, vm_mnt);
 121
 122     if (!current_thread->ustack) {
 123         goto done;
 124     }
 125
 126     struct mm_region* old_stack = current_thread->ustack;
 127     struct mm_region *pos, *n;
 128     llist_for_each(pos, n, vmregions(duped_pcb), head)
 129     {
 130         // remove stack of other threads.
 131         if (!stack_region(pos)) {
 132             continue;
 133         }
 134
 135         if (!same_region(pos, old_stack)) {
 136             mem_unmap_region(vm_mnt, pos);
 137         }
 138         else {
 139             th->ustack = pos;
 140         }
 141     }
 142
 143     assert(th->ustack);
 144
 145 done:
 146     return th;
 147 }
 148
 149 pid_t
 150 dup_proc()
 151 {
 152     // FIXME need investigate: issue with fork, as well as pthread
 153     //       especially when involving frequent alloc and dealloc ops
 154     //       (could be issue in allocator's segregated free list)
 155     struct proc_info* pcb = alloc_process();
 156     if (!pcb) {
 157         syscall_result(ENOMEM);
 158         return -1;
 159     }
 160
 161     pcb->parent = __current;
 162
 163     // FIXME need a more elagent refactoring
 164     if (__current->cmd) {
 165         pcb->cmd_len = __current->cmd_len;
 166         pcb->cmd = valloc(pcb->cmd_len);
 167         memcpy(pcb->cmd, __current->cmd, pcb->cmd_len);
 168     }
 169
 170     if (__current->cwd) {
 171         pcb->cwd = __current->cwd;
 172         vfs_ref_dnode(pcb->cwd);
 173     }
 174
 175     __dup_fdtable(pcb);
 176
 177     struct proc_mm* mm = vmspace(pcb);
 178     procvm_dupvms_mount(mm);
 179
 180     struct thread* main_thread = dup_active_thread(mm->vm_mnt, pcb);
 181     if (!main_thread) {
 182         syscall_result(ENOMEM);
 183         procvm_unmount(mm);
 184         delete_process(pcb);
 185         return -1;
 186     }
 187
 188     // 根据 mm_region 进一步配置页表
 189     struct mm_region *pos, *n;
 190     llist_for_each(pos, n, &pcb->mm->regions, head)
 191     {
 192         region_maybe_cow(pos);
 193     }
 194
 195     procvm_unmount(mm);
 196
 197     commit_process(pcb);
 198     commit_thread(main_thread);
 199
 200     return pcb->pid;
 201 }
 202
 203 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, fork)
 204 {
 205     return dup_proc();
 206 }