/*      $NetBSD: kern_descrip.c,v 1.265 2024/12/21 19:02:31 riastradh Exp $     */

/*-
* Copyright (c) 2008, 2009, 2023 The NetBSD Foundation, Inc.
* All rights reserved.
*
* This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
* by Andrew Doran.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
*    documentation and/or other materials provided with the distribution.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
* ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
* TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
* PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
* BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
* CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
* SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
* INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
* CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
* ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
* POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*/

/*
* Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1991, 1993
*      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
* (c) UNIX System Laboratories, Inc.
* All or some portions of this file are derived from material licensed
* to the University of California by American Telephone and Telegraph
* Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
* the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
*    documentation and/or other materials provided with the distribution.
* 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
*    may be used to endorse or promote products derived from this software
*    without specific prior written permission.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
* ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
* IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
* ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
* FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
* DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
* OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
* HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
* LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
* OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
* SUCH DAMAGE.
*
*      @(#)kern_descrip.c      8.8 (Berkeley) 2/14/95
*/

/*
* File descriptor management.
*/

#include <sys/cdefs.h>
__KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: kern_descrip.c,v 1.265 2024/12/21 19:02:31 riastradh Exp $");

#include <sys/param.h>
#include <sys/systm.h>
#include <sys/filedesc.h>
#include <sys/kernel.h>
#include <sys/proc.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/socketvar.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/fcntl.h>
#include <sys/pool.h>
#include <sys/unistd.h>
#include <sys/resourcevar.h>
#include <sys/conf.h>
#include <sys/event.h>
#include <sys/kauth.h>
#include <sys/atomic.h>
#include <sys/syscallargs.h>
#include <sys/cpu.h>
#include <sys/kmem.h>
#include <sys/vnode.h>
#include <sys/sysctl.h>
#include <sys/ktrace.h>

/*
* A list (head) of open files, counter, and lock protecting them.
*/
struct filelist         filehead        __cacheline_aligned;
static u_int            nfiles          __cacheline_aligned;
kmutex_t                filelist_lock   __cacheline_aligned;

static pool_cache_t     filedesc_cache  __read_mostly;
static pool_cache_t     file_cache      __read_mostly;

static int      file_ctor(void *, void *, int);
static void     file_dtor(void *, void *);
static void     fdfile_ctor(fdfile_t *);
static void     fdfile_dtor(fdfile_t *);
static int      filedesc_ctor(void *, void *, int);
static void     filedesc_dtor(void *, void *);
static int      filedescopen(dev_t, int, int, lwp_t *);

static int sysctl_kern_file(SYSCTLFN_PROTO);
static int sysctl_kern_file2(SYSCTLFN_PROTO);
static void fill_file(struct file *, const struct file *);
static void fill_file2(struct kinfo_file *, const file_t *, const fdfile_t *,
                     int, pid_t);

const struct cdevsw filedesc_cdevsw = {
       .d_open = filedescopen,
       .d_close = noclose,
       .d_read = noread,
       .d_write = nowrite,
       .d_ioctl = noioctl,
       .d_stop = nostop,
       .d_tty = notty,
       .d_poll = nopoll,
       .d_mmap = nommap,
       .d_kqfilter = nokqfilter,
       .d_discard = nodiscard,
       .d_flag = D_OTHER | D_MPSAFE
};

/* For ease of reading. */
__strong_alias(fd_putvnode,fd_putfile)
__strong_alias(fd_putsock,fd_putfile)

/*
* Initialize the descriptor system.
*/
void
fd_sys_init(void)
{
       static struct sysctllog *clog;

       mutex_init(&filelist_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);

       LIST_INIT(&filehead);

       file_cache = pool_cache_init(sizeof(file_t), coherency_unit, 0,
           0, "file", NULL, IPL_NONE, file_ctor, file_dtor, NULL);
       KASSERT(file_cache != NULL);

       filedesc_cache = pool_cache_init(sizeof(filedesc_t), coherency_unit,
           0, 0, "filedesc", NULL, IPL_NONE, filedesc_ctor, filedesc_dtor,
           NULL);
       KASSERT(filedesc_cache != NULL);

       sysctl_createv(&clog, 0, NULL, NULL,
                      CTLFLAG_PERMANENT,
                      CTLTYPE_STRUCT, "file",
                      SYSCTL_DESCR("System open file table"),
                      sysctl_kern_file, 0, NULL, 0,
                      CTL_KERN, KERN_FILE, CTL_EOL);
       sysctl_createv(&clog, 0, NULL, NULL,
                      CTLFLAG_PERMANENT,
                      CTLTYPE_STRUCT, "file2",
                      SYSCTL_DESCR("System open file table"),
                      sysctl_kern_file2, 0, NULL, 0,
                      CTL_KERN, KERN_FILE2, CTL_EOL);
}

static bool
fd_isused(filedesc_t *fdp, unsigned fd)
{
       u_int off = fd >> NDENTRYSHIFT;

       KASSERT(fd < atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_nfiles);

       return (fdp->fd_lomap[off] & (1U << (fd & NDENTRYMASK))) != 0;
}

/*
* Verify that the bitmaps match the descriptor table.
*/
static inline void
fd_checkmaps(filedesc_t *fdp)
{
#ifdef DEBUG
       fdtab_t *dt;
       u_int fd;

       KASSERT(fdp->fd_refcnt <= 1 || mutex_owned(&fdp->fd_lock));

       dt = fdp->fd_dt;
       if (fdp->fd_refcnt == -1) {
               /*
                * fd_free tears down the table without maintaining its bitmap.
                */
               return;
       }
       for (fd = 0; fd < dt->dt_nfiles; fd++) {
               if (fd < NDFDFILE) {
                       KASSERT(dt->dt_ff[fd] ==
                           (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);
               }
               if (dt->dt_ff[fd] == NULL) {
                       KASSERT(!fd_isused(fdp, fd));
               } else if (dt->dt_ff[fd]->ff_file != NULL) {
                       KASSERT(fd_isused(fdp, fd));
               }
       }
#endif
}

static int
fd_next_zero(filedesc_t *fdp, uint32_t *bitmap, int want, u_int bits)
{
       int i, off, maxoff;
       uint32_t sub;

       KASSERT(mutex_owned(&fdp->fd_lock));

       fd_checkmaps(fdp);

       if (want > bits)
               return -1;

       off = want >> NDENTRYSHIFT;
       i = want & NDENTRYMASK;
       if (i) {
               sub = bitmap[off] | ((u_int)~0 >> (NDENTRIES - i));
               if (sub != ~0)
                       goto found;
               off++;
       }

       maxoff = NDLOSLOTS(bits);
       while (off < maxoff) {
               if ((sub = bitmap[off]) != ~0)
                       goto found;
               off++;
       }

       return -1;

found:
       return (off << NDENTRYSHIFT) + ffs(~sub) - 1;
}

static int
fd_last_set(filedesc_t *fd, int last)
{
       int off, i;
       fdfile_t **ff = fd->fd_dt->dt_ff;
       uint32_t *bitmap = fd->fd_lomap;

       KASSERT(mutex_owned(&fd->fd_lock));

       fd_checkmaps(fd);

       off = (last - 1) >> NDENTRYSHIFT;

       while (off >= 0 && !bitmap[off])
               off--;

       if (off < 0)
               return -1;

       i = ((off + 1) << NDENTRYSHIFT) - 1;
       if (i >= last)
               i = last - 1;

       /* XXX should use bitmap */
       while (i > 0 && (ff[i] == NULL || !ff[i]->ff_allocated))
               i--;

       return i;
}

static inline void
fd_used(filedesc_t *fdp, unsigned fd)
{
       u_int off = fd >> NDENTRYSHIFT;
       fdfile_t *ff;

       ff = fdp->fd_dt->dt_ff[fd];

       KASSERT(mutex_owned(&fdp->fd_lock));
       KASSERT((fdp->fd_lomap[off] & (1U << (fd & NDENTRYMASK))) == 0);
       KASSERT(ff != NULL);
       KASSERT(ff->ff_file == NULL);
       KASSERT(!ff->ff_allocated);

       ff->ff_allocated = true;
       fdp->fd_lomap[off] |= 1U << (fd & NDENTRYMASK);
       if (__predict_false(fdp->fd_lomap[off] == ~0)) {
               KASSERT((fdp->fd_himap[off >> NDENTRYSHIFT] &
                   (1U << (off & NDENTRYMASK))) == 0);
               fdp->fd_himap[off >> NDENTRYSHIFT] |= 1U << (off & NDENTRYMASK);
       }

       if ((int)fd > fdp->fd_lastfile) {
               fdp->fd_lastfile = fd;
       }

       fd_checkmaps(fdp);
}

static inline void
fd_unused(filedesc_t *fdp, unsigned fd)
{
       u_int off = fd >> NDENTRYSHIFT;
       fdfile_t *ff;

       ff = fdp->fd_dt->dt_ff[fd];

       KASSERT(mutex_owned(&fdp->fd_lock));
       KASSERT(ff != NULL);
       KASSERT(ff->ff_file == NULL);
       KASSERT(ff->ff_allocated);

       if (fd < fdp->fd_freefile) {
               fdp->fd_freefile = fd;
       }

       if (fdp->fd_lomap[off] == ~0) {
               KASSERT((fdp->fd_himap[off >> NDENTRYSHIFT] &
                   (1U << (off & NDENTRYMASK))) != 0);
               fdp->fd_himap[off >> NDENTRYSHIFT] &=
                   ~(1U << (off & NDENTRYMASK));
       }
       KASSERT((fdp->fd_lomap[off] & (1U << (fd & NDENTRYMASK))) != 0);
       fdp->fd_lomap[off] &= ~(1U << (fd & NDENTRYMASK));
       ff->ff_allocated = false;

       KASSERT(fd <= fdp->fd_lastfile);
       if (fd == fdp->fd_lastfile) {
               fdp->fd_lastfile = fd_last_set(fdp, fd);
       }
       fd_checkmaps(fdp);
}

/*
* Look up the file structure corresponding to a file descriptor
* and return the file, holding a reference on the descriptor.
*/
file_t *
fd_getfile(unsigned fd)
{
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       file_t *fp;
       fdtab_t *dt;

       /*
        * Look up the fdfile structure representing this descriptor.
        * We are doing this unlocked.  See fd_tryexpand().
        */
       fdp = curlwp->l_fd;
       dt = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt);
       if (__predict_false(fd >= dt->dt_nfiles)) {
               return NULL;
       }
       ff = dt->dt_ff[fd];
       KASSERT(fd >= NDFDFILE || ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);
       if (__predict_false(ff == NULL)) {
               return NULL;
       }

       /* Now get a reference to the descriptor. */
       if (fdp->fd_refcnt == 1) {
               /*
                * Single threaded: don't need to worry about concurrent
                * access (other than earlier calls to kqueue, which may
                * hold a reference to the descriptor).
                */
               ff->ff_refcnt++;
       } else {
               /*
                * Multi threaded: issue a memory barrier to ensure that we
                * acquire the file pointer _after_ adding a reference.  If
                * no memory barrier, we could fetch a stale pointer.
                *
                * In particular, we must coordinate the following four
                * memory operations:
                *
                *      A. fd_close store ff->ff_file = NULL
                *      B. fd_close refcnt = atomic_dec_uint_nv(&ff->ff_refcnt)
                *      C. fd_getfile atomic_inc_uint(&ff->ff_refcnt)
                *      D. fd_getfile load fp = ff->ff_file
                *
                * If the order is D;A;B;C:
                *
                *      1. D: fp = ff->ff_file
                *      2. A: ff->ff_file = NULL
                *      3. B: refcnt = atomic_dec_uint_nv(&ff->ff_refcnt)
                *      4. C: atomic_inc_uint(&ff->ff_refcnt)
                *
                * then fd_close determines that there are no more
                * references and decides to free fp immediately, at
                * the same that fd_getfile ends up with an fp that's
                * about to be freed.  *boom*
                *
                * By making B a release operation in fd_close, and by
                * making C an acquire operation in fd_getfile, since
                * they are atomic operations on the same object, which
                * has a total modification order, we guarantee either:
                *
                *      - B happens before C.  Then since A is
                *        sequenced before B in fd_close, and C is
                *        sequenced before D in fd_getfile, we
                *        guarantee A happens before D, so fd_getfile
                *        reads a null fp and safely fails.
                *
                *      - C happens before B.  Then fd_getfile may read
                *        null or nonnull, but either way, fd_close
                *        will safely wait for references to drain.
                */
               atomic_inc_uint(&ff->ff_refcnt);
               membar_acquire();
       }

       /*
        * If the file is not open or is being closed then put the
        * reference back.
        */
       fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file);
       if (__predict_true(fp != NULL)) {
               return fp;
       }
       fd_putfile(fd);
       return NULL;
}

/*
* Release a reference to a file descriptor acquired with fd_getfile().
*/
void
fd_putfile(unsigned fd)
{
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       u_int u, v;

       fdp = curlwp->l_fd;
       KASSERT(fd < atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_nfiles);
       ff = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_ff[fd];

       KASSERT(ff != NULL);
       KASSERT((ff->ff_refcnt & FR_MASK) > 0);
       KASSERT(fd >= NDFDFILE || ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);

       if (fdp->fd_refcnt == 1) {
               /*
                * Single threaded: don't need to worry about concurrent
                * access (other than earlier calls to kqueue, which may
                * hold a reference to the descriptor).
                */
               if (__predict_false((ff->ff_refcnt & FR_CLOSING) != 0)) {
                       fd_close(fd);
                       return;
               }
               ff->ff_refcnt--;
               return;
       }

       /*
        * Ensure that any use of the file is complete and globally
        * visible before dropping the final reference.  If no membar,
        * the current CPU could still access memory associated with
        * the file after it has been freed or recycled by another
        * CPU.
        */
       membar_release();

       /*
        * Be optimistic and start out with the assumption that no other
        * threads are trying to close the descriptor.  If the CAS fails,
        * we lost a race and/or it's being closed.
        */
       for (u = ff->ff_refcnt & FR_MASK;; u = v) {
               v = atomic_cas_uint(&ff->ff_refcnt, u, u - 1);
               if (__predict_true(u == v)) {
                       return;
               }
               if (__predict_false((v & FR_CLOSING) != 0)) {
                       break;
               }
       }

       /* Another thread is waiting to close the file: join it. */
       (void)fd_close(fd);
}

/*
* Convenience wrapper around fd_getfile() that returns reference
* to a vnode.
*/
int
fd_getvnode(unsigned fd, file_t **fpp)
{
       vnode_t *vp;
       file_t *fp;

       fp = fd_getfile(fd);
       if (__predict_false(fp == NULL)) {
               return EBADF;
       }
       if (__predict_false(fp->f_type != DTYPE_VNODE)) {
               fd_putfile(fd);
               return EINVAL;
       }
       vp = fp->f_vnode;
       if (__predict_false(vp->v_type == VBAD)) {
               /* XXX Is this case really necessary? */
               fd_putfile(fd);
               return EBADF;
       }
       *fpp = fp;
       return 0;
}

/*
* Convenience wrapper around fd_getfile() that returns reference
* to a socket.
*/
int
fd_getsock1(unsigned fd, struct socket **sop, file_t **fp)
{
       *fp = fd_getfile(fd);
       if (__predict_false(*fp == NULL)) {
               return EBADF;
       }
       if (__predict_false((*fp)->f_type != DTYPE_SOCKET)) {
               fd_putfile(fd);
               return ENOTSOCK;
       }
       *sop = (*fp)->f_socket;
       return 0;
}

int
fd_getsock(unsigned fd, struct socket **sop)
{
       file_t *fp;
       return fd_getsock1(fd, sop, &fp);
}

/*
* Look up the file structure corresponding to a file descriptor
* and return it with a reference held on the file, not the
* descriptor.
*
* This is heavyweight and only used when accessing descriptors
* from a foreign process.  The caller must ensure that `p' does
* not exit or fork across this call.
*
* To release the file (not descriptor) reference, use closef().
*/
file_t *
fd_getfile2(proc_t *p, unsigned fd)
{
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       file_t *fp;
       fdtab_t *dt;

       fdp = p->p_fd;
       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       dt = fdp->fd_dt;
       if (fd >= dt->dt_nfiles) {
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               return NULL;
       }
       if ((ff = dt->dt_ff[fd]) == NULL) {
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               return NULL;
       }
       if ((fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) == NULL) {
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               return NULL;
       }
       mutex_enter(&fp->f_lock);
       fp->f_count++;
       mutex_exit(&fp->f_lock);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);

       return fp;
}

/*
* Internal form of close.  Must be called with a reference to the
* descriptor, and will drop the reference.  When all descriptor
* references are dropped, releases the descriptor slot and a single
* reference to the file structure.
*/
int
fd_close(unsigned fd)
{
       struct flock lf;
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       file_t *fp;
       proc_t *p;
       lwp_t *l;
       u_int refcnt;

       l = curlwp;
       p = l->l_proc;
       fdp = l->l_fd;
       ff = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_ff[fd];

       KASSERT(fd >= NDFDFILE || ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);

       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       KASSERT((ff->ff_refcnt & FR_MASK) > 0);
       fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file);
       if (__predict_false(fp == NULL)) {
               /*
                * Another user of the file is already closing, and is
                * waiting for other users of the file to drain.  Release
                * our reference, and wake up the closer.
                */
               membar_release();
               atomic_dec_uint(&ff->ff_refcnt);
               cv_broadcast(&ff->ff_closing);
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);

               /*
                * An application error, so pretend that the descriptor
                * was already closed.  We can't safely wait for it to
                * be closed without potentially deadlocking.
                */
               return (EBADF);
       }
       KASSERT((ff->ff_refcnt & FR_CLOSING) == 0);

       /*
        * There may be multiple users of this file within the process.
        * Notify existing and new users that the file is closing.  This
        * will prevent them from adding additional uses to this file
        * while we are closing it.
        */
       atomic_store_relaxed(&ff->ff_file, NULL);
       ff->ff_exclose = false;

       /*
        * We expect the caller to hold a descriptor reference - drop it.
        * The reference count may increase beyond zero at this point due
        * to an erroneous descriptor reference by an application, but
        * fd_getfile() will notice that the file is being closed and drop
        * the reference again.
        */
       if (fdp->fd_refcnt == 1) {
               /* Single threaded. */
               refcnt = --(ff->ff_refcnt);
       } else {
               /* Multi threaded. */
               membar_release();
               refcnt = atomic_dec_uint_nv(&ff->ff_refcnt);
               membar_acquire();
       }
       if (__predict_false(refcnt != 0)) {
               /*
                * Wait for other references to drain.  This is typically
                * an application error - the descriptor is being closed
                * while still in use.
                * (Or just a threaded application trying to unblock its
                * thread that sleeps in (say) accept()).
                */
               atomic_or_uint(&ff->ff_refcnt, FR_CLOSING);

               /*
                * Remove any knotes attached to the file.  A knote
                * attached to the descriptor can hold references on it.
                */
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               if (!SLIST_EMPTY(&ff->ff_knlist)) {
                       knote_fdclose(fd);
               }

               /*
                * Since the file system code doesn't know which fd
                * each request came from (think dup()), we have to
                * ask it to return ERESTART for any long-term blocks.
                * The re-entry through read/write/etc will detect the
                * closed fd and return EBAFD.
                * Blocked partial writes may return a short length.
                */
               (*fp->f_ops->fo_restart)(fp);
               mutex_enter(&fdp->fd_lock);

               /*
                * We need to see the count drop to zero at least once,
                * in order to ensure that all pre-existing references
                * have been drained.  New references past this point are
                * of no interest.
                * XXX (dsl) this may need to call fo_restart() after a
                * timeout to guarantee that all the system calls exit.
                */
               while ((ff->ff_refcnt & FR_MASK) != 0) {
                       cv_wait(&ff->ff_closing, &fdp->fd_lock);
               }
               atomic_and_uint(&ff->ff_refcnt, ~FR_CLOSING);
       } else {
               /* If no references, there must be no knotes. */
               KASSERT(SLIST_EMPTY(&ff->ff_knlist));
       }

       /*
        * POSIX record locking dictates that any close releases ALL
        * locks owned by this process.  This is handled by setting
        * a flag in the unlock to free ONLY locks obeying POSIX
        * semantics, and not to free BSD-style file locks.
        * If the descriptor was in a message, POSIX-style locks
        * aren't passed with the descriptor.
        */
       if (__predict_false((p->p_flag & PK_ADVLOCK) != 0) &&
           fp->f_ops->fo_advlock != NULL) {
               lf.l_whence = SEEK_SET;
               lf.l_start = 0;
               lf.l_len = 0;
               lf.l_type = F_UNLCK;
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               (void)(*fp->f_ops->fo_advlock)(fp, p, F_UNLCK, &lf, F_POSIX);
               mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       }

       /* Free descriptor slot. */
       fd_unused(fdp, fd);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);

       /* Now drop reference to the file itself. */
       return closef(fp);
}

/*
* Duplicate a file descriptor.
*/
int
fd_dup(file_t *fp, int minfd, int *newp, bool exclose)
{
       proc_t *p = curproc;
       int error;

       while ((error = fd_alloc(p, minfd, newp)) != 0) {
               if (error != ENOSPC) {
                       return error;
               }
               fd_tryexpand(p);
       }

       fd_set_exclose(curlwp, *newp, exclose);
       fd_affix(p, fp, *newp);
       return 0;
}

/*
* dup2 operation.
*/
int
fd_dup2(file_t *fp, unsigned newfd, int flags)
{
       filedesc_t *fdp = curlwp->l_fd;
       fdfile_t *ff;
       fdtab_t *dt;

       if (flags & ~(O_CLOEXEC|O_NONBLOCK|O_NOSIGPIPE))
               return EINVAL;
       /*
        * Ensure there are enough slots in the descriptor table,
        * and allocate an fdfile_t up front in case we need it.
        */
       while (newfd >= atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_nfiles) {
               fd_tryexpand(curproc);
       }
       ff = kmem_alloc(sizeof(*ff), KM_SLEEP);
       fdfile_ctor(ff);

       /*
        * If there is already a file open, close it.  If the file is
        * half open, wait for it to be constructed before closing it.
        * XXX Potential for deadlock here?
        */
       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       while (fd_isused(fdp, newfd)) {
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               if (fd_getfile(newfd) != NULL) {
                       (void)fd_close(newfd);
               } else {
                       /*
                        * Crummy, but unlikely to happen.
                        * Can occur if we interrupt another
                        * thread while it is opening a file.
                        */
                       kpause("dup2", false, 1, NULL);
               }
               mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       }
       dt = fdp->fd_dt;
       if (dt->dt_ff[newfd] == NULL) {
               KASSERT(newfd >= NDFDFILE);
               dt->dt_ff[newfd] = ff;
               ff = NULL;
       }
       fd_used(fdp, newfd);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);

       fd_set_exclose(curlwp, newfd, (flags & O_CLOEXEC) != 0);
       fp->f_flag |= flags & (FNONBLOCK|FNOSIGPIPE);
       /* Slot is now allocated.  Insert copy of the file. */
       fd_affix(curproc, fp, newfd);
       if (ff != NULL) {
               cv_destroy(&ff->ff_closing);
               kmem_free(ff, sizeof(*ff));
       }
       return 0;
}

/*
* Drop reference to a file structure.
*/
int
closef(file_t *fp)
{
       struct flock lf;
       int error;

       /*
        * Drop reference.  If referenced elsewhere it's still open
        * and we have nothing more to do.
        */
       mutex_enter(&fp->f_lock);
       KASSERT(fp->f_count > 0);
       if (--fp->f_count > 0) {
               mutex_exit(&fp->f_lock);
               return 0;
       }
       KASSERT(fp->f_count == 0);
       mutex_exit(&fp->f_lock);

       /* We held the last reference - release locks, close and free. */
       if (fp->f_ops->fo_advlock == NULL) {
               KASSERT((fp->f_flag & FHASLOCK) == 0);
       } else if (fp->f_flag & FHASLOCK) {
               lf.l_whence = SEEK_SET;
               lf.l_start = 0;
               lf.l_len = 0;
               lf.l_type = F_UNLCK;
               (void)(*fp->f_ops->fo_advlock)(fp, fp, F_UNLCK, &lf, F_FLOCK);
       }
       if (fp->f_ops != NULL) {
               error = (*fp->f_ops->fo_close)(fp);

               /*
                * .fo_close is final, so real errors are frowned on
                * (but allowed and passed on to close(2)), and
                * ERESTART is absolutely forbidden because the file
                * descriptor is gone and there is no chance to retry.
                */
               KASSERTMSG(error != ERESTART,
                   "file %p f_ops %p fo_close %p returned ERESTART",
                   fp, fp->f_ops, fp->f_ops->fo_close);
       } else {
               error = 0;
       }
       KASSERT(fp->f_count == 0);
       KASSERT(fp->f_cred != NULL);
       pool_cache_put(file_cache, fp);

       return error;
}

/*
* Allocate a file descriptor for the process.
*
* Future idea for experimentation: replace all of this with radixtree.
*/
int
fd_alloc(proc_t *p, int want, int *result)
{
       filedesc_t *fdp = p->p_fd;
       int i, lim, last, error, hi;
       u_int off;
       fdtab_t *dt;

       KASSERT(p == curproc || p == &proc0);

       /*
        * Search for a free descriptor starting at the higher
        * of want or fd_freefile.
        */
       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       fd_checkmaps(fdp);
       dt = fdp->fd_dt;
       KASSERT(dt->dt_ff[0] == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[0]);
       lim = uimin((int)p->p_rlimit[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur, maxfiles);
       last = uimin(dt->dt_nfiles, lim);

       for (;;) {
               if ((i = want) < fdp->fd_freefile)
                       i = fdp->fd_freefile;
               off = i >> NDENTRYSHIFT;
               hi = fd_next_zero(fdp, fdp->fd_himap, off,
                   (last + NDENTRIES - 1) >> NDENTRYSHIFT);
               if (hi == -1)
                       break;
               i = fd_next_zero(fdp, &fdp->fd_lomap[hi],
                   hi > off ? 0 : i & NDENTRYMASK, NDENTRIES);
               if (i == -1) {
                       /*
                        * Free file descriptor in this block was
                        * below want, try again with higher want.
                        */
                       want = (hi + 1) << NDENTRYSHIFT;
                       continue;
               }
               i += (hi << NDENTRYSHIFT);
               if (i >= last) {
                       break;
               }
               if (dt->dt_ff[i] == NULL) {
                       KASSERT(i >= NDFDFILE);
                       dt->dt_ff[i] = kmem_alloc(sizeof(fdfile_t), KM_SLEEP);
                       fdfile_ctor(dt->dt_ff[i]);
               }
               KASSERT(dt->dt_ff[i]->ff_file == NULL);
               fd_used(fdp, i);
               if (want <= fdp->fd_freefile) {
                       fdp->fd_freefile = i;
               }
               *result = i;
               KASSERT(i >= NDFDFILE ||
                   dt->dt_ff[i] == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[i]);
               fd_checkmaps(fdp);
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               return 0;
       }

       /* No space in current array.  Let the caller expand and retry. */
       error = (dt->dt_nfiles >= lim) ? EMFILE : ENOSPC;
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);
       return error;
}

/*
* Allocate memory for a descriptor table.
*/
static fdtab_t *
fd_dtab_alloc(int n)
{
       fdtab_t *dt;
       size_t sz;

       KASSERT(n > NDFILE);

       sz = sizeof(*dt) + (n - NDFILE) * sizeof(dt->dt_ff[0]);
       dt = kmem_alloc(sz, KM_SLEEP);
#ifdef DIAGNOSTIC
       memset(dt, 0xff, sz);
#endif
       dt->dt_nfiles = n;
       dt->dt_link = NULL;
       return dt;
}

/*
* Free a descriptor table, and all tables linked for deferred free.
*/
static void
fd_dtab_free(fdtab_t *dt)
{
       fdtab_t *next;
       size_t sz;

       do {
               next = dt->dt_link;
               KASSERT(dt->dt_nfiles > NDFILE);
               sz = sizeof(*dt) +
                   (dt->dt_nfiles - NDFILE) * sizeof(dt->dt_ff[0]);
#ifdef DIAGNOSTIC
               memset(dt, 0xff, sz);
#endif
               kmem_free(dt, sz);
               dt = next;
       } while (dt != NULL);
}

/*
* Allocate descriptor bitmap.
*/
static void
fd_map_alloc(int n, uint32_t **lo, uint32_t **hi)
{
       uint8_t *ptr;
       size_t szlo, szhi;

       KASSERT(n > NDENTRIES);

       szlo = NDLOSLOTS(n) * sizeof(uint32_t);
       szhi = NDHISLOTS(n) * sizeof(uint32_t);
       ptr = kmem_alloc(szlo + szhi, KM_SLEEP);
       *lo = (uint32_t *)ptr;
       *hi = (uint32_t *)(ptr + szlo);
}

/*
* Free descriptor bitmap.
*/
static void
fd_map_free(int n, uint32_t *lo, uint32_t *hi)
{
       size_t szlo, szhi;

       KASSERT(n > NDENTRIES);

       szlo = NDLOSLOTS(n) * sizeof(uint32_t);
       szhi = NDHISLOTS(n) * sizeof(uint32_t);
       KASSERT(hi == (uint32_t *)((uint8_t *)lo + szlo));
       kmem_free(lo, szlo + szhi);
}

/*
* Expand a process' descriptor table.
*/
void
fd_tryexpand(proc_t *p)
{
       filedesc_t *fdp;
       int i, numfiles, oldnfiles;
       fdtab_t *newdt, *dt;
       uint32_t *newhimap, *newlomap;

       KASSERT(p == curproc || p == &proc0);

       fdp = p->p_fd;
       newhimap = NULL;
       newlomap = NULL;
       oldnfiles = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_nfiles;

       if (oldnfiles < NDEXTENT)
               numfiles = NDEXTENT;
       else
               numfiles = 2 * oldnfiles;

       newdt = fd_dtab_alloc(numfiles);
       if (NDHISLOTS(numfiles) > NDHISLOTS(oldnfiles)) {
               fd_map_alloc(numfiles, &newlomap, &newhimap);
       }

       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       dt = fdp->fd_dt;
       KASSERT(dt->dt_ff[0] == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[0]);
       if (dt->dt_nfiles != oldnfiles) {
               /* fdp changed; caller must retry */
               mutex_exit(&fdp->fd_lock);
               fd_dtab_free(newdt);
               if (NDHISLOTS(numfiles) > NDHISLOTS(oldnfiles)) {
                       fd_map_free(numfiles, newlomap, newhimap);
               }
               return;
       }

       /* Copy the existing descriptor table and zero the new portion. */
       i = sizeof(fdfile_t *) * oldnfiles;
       memcpy(newdt->dt_ff, dt->dt_ff, i);
       memset((uint8_t *)newdt->dt_ff + i, 0,
           numfiles * sizeof(fdfile_t *) - i);

       /*
        * Link old descriptor array into list to be discarded.  We defer
        * freeing until the last reference to the descriptor table goes
        * away (usually process exit).  This allows us to do lockless
        * lookups in fd_getfile().
        */
       if (oldnfiles > NDFILE) {
               if (fdp->fd_refcnt > 1) {
                       newdt->dt_link = dt;
               } else {
                       fd_dtab_free(dt);
               }
       }

       if (NDHISLOTS(numfiles) > NDHISLOTS(oldnfiles)) {
               i = NDHISLOTS(oldnfiles) * sizeof(uint32_t);
               memcpy(newhimap, fdp->fd_himap, i);
               memset((uint8_t *)newhimap + i, 0,
                   NDHISLOTS(numfiles) * sizeof(uint32_t) - i);

               i = NDLOSLOTS(oldnfiles) * sizeof(uint32_t);
               memcpy(newlomap, fdp->fd_lomap, i);
               memset((uint8_t *)newlomap + i, 0,
                   NDLOSLOTS(numfiles) * sizeof(uint32_t) - i);

               if (NDHISLOTS(oldnfiles) > NDHISLOTS(NDFILE)) {
                       fd_map_free(oldnfiles, fdp->fd_lomap, fdp->fd_himap);
               }
               fdp->fd_himap = newhimap;
               fdp->fd_lomap = newlomap;
       }

       /*
        * All other modifications must become globally visible before
        * the change to fd_dt.  See fd_getfile().
        */
       atomic_store_release(&fdp->fd_dt, newdt);
       KASSERT(newdt->dt_ff[0] == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[0]);
       fd_checkmaps(fdp);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);
}

/*
* Create a new open file structure and allocate a file descriptor
* for the current process.
*/
int
fd_allocfile(file_t **resultfp, int *resultfd)
{
       proc_t *p = curproc;
       kauth_cred_t cred;
       file_t *fp;
       int error;

       while ((error = fd_alloc(p, 0, resultfd)) != 0) {
               if (error != ENOSPC) {
                       return error;
               }
               fd_tryexpand(p);
       }

       fp = pool_cache_get(file_cache, PR_WAITOK);
       if (fp == NULL) {
               fd_abort(p, NULL, *resultfd);
               return ENFILE;
       }
       KASSERT(fp->f_count == 0);
       KASSERT(fp->f_msgcount == 0);
       KASSERT(fp->f_unpcount == 0);

       /* Replace cached credentials if not what we need. */
       cred = curlwp->l_cred;
       if (__predict_false(cred != fp->f_cred)) {
               kauth_cred_free(fp->f_cred);
               fp->f_cred = kauth_cred_hold(cred);
       }

       /*
        * Don't allow recycled files to be scanned.
        * See uipc_usrreq.c.
        */
       if (__predict_false((fp->f_flag & FSCAN) != 0)) {
               mutex_enter(&fp->f_lock);
               atomic_and_uint(&fp->f_flag, ~FSCAN);
               mutex_exit(&fp->f_lock);
       }

       fp->f_advice = 0;
       fp->f_offset = 0;
       *resultfp = fp;

       return 0;
}

/*
* Successful creation of a new descriptor: make visible to the process.
*/
void
fd_affix(proc_t *p, file_t *fp, unsigned fd)
{
       fdfile_t *ff;
       filedesc_t *fdp;
       fdtab_t *dt;

       KASSERT(p == curproc || p == &proc0);

       /* Add a reference to the file structure. */
       mutex_enter(&fp->f_lock);
       fp->f_count++;
       mutex_exit(&fp->f_lock);

       /*
        * Insert the new file into the descriptor slot.
        */
       fdp = p->p_fd;
       dt = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt);
       ff = dt->dt_ff[fd];

       KASSERT(ff != NULL);
       KASSERT(ff->ff_file == NULL);
       KASSERT(ff->ff_allocated);
       KASSERT(fd_isused(fdp, fd));
       KASSERT(fd >= NDFDFILE || ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);

       /* No need to lock in order to make file initially visible. */
       atomic_store_release(&ff->ff_file, fp);
}

/*
* Abort creation of a new descriptor: free descriptor slot and file.
*/
void
fd_abort(proc_t *p, file_t *fp, unsigned fd)
{
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;

       KASSERT(p == curproc || p == &proc0);

       fdp = p->p_fd;
       ff = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_ff[fd];
       ff->ff_exclose = false;

       KASSERT(fd >= NDFDFILE || ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);

       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       KASSERT(fd_isused(fdp, fd));
       fd_unused(fdp, fd);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);

       if (fp != NULL) {
               KASSERT(fp->f_count == 0);
               KASSERT(fp->f_cred != NULL);
               pool_cache_put(file_cache, fp);
       }
}

static int
file_ctor(void *arg, void *obj, int flags)
{
       /*
        * It's easy to exhaust the open file limit on a system with many
        * CPUs due to caching.  Allow a bit of leeway to reduce the element
        * of surprise.
        */
       u_int slop = PCG_NOBJECTS_NORMAL * (ncpu - 1);
       file_t *fp = obj;

       memset(fp, 0, sizeof(*fp));

       mutex_enter(&filelist_lock);
       if (__predict_false(nfiles >= slop + maxfiles)) {
               mutex_exit(&filelist_lock);
               tablefull("file", "increase kern.maxfiles or MAXFILES");
               return ENFILE;
       }
       nfiles++;
       LIST_INSERT_HEAD(&filehead, fp, f_list);
       mutex_init(&fp->f_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
       fp->f_cred = kauth_cred_hold(curlwp->l_cred);
       mutex_exit(&filelist_lock);

       return 0;
}

static void
file_dtor(void *arg, void *obj)
{
       file_t *fp = obj;

       mutex_enter(&filelist_lock);
       nfiles--;
       LIST_REMOVE(fp, f_list);
       mutex_exit(&filelist_lock);

       KASSERT(fp->f_count == 0);
       kauth_cred_free(fp->f_cred);
       mutex_destroy(&fp->f_lock);
}

static void
fdfile_ctor(fdfile_t *ff)
{

       memset(ff, 0, sizeof(*ff));
       cv_init(&ff->ff_closing, "fdclose");
}

static void
fdfile_dtor(fdfile_t *ff)
{

       cv_destroy(&ff->ff_closing);
}

file_t *
fgetdummy(void)
{
       file_t *fp;

       fp = kmem_zalloc(sizeof(*fp), KM_SLEEP);
       mutex_init(&fp->f_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
       return fp;
}

void
fputdummy(file_t *fp)
{

       mutex_destroy(&fp->f_lock);
       kmem_free(fp, sizeof(*fp));
}

/*
* Create an initial filedesc structure.
*/
filedesc_t *
fd_init(filedesc_t *fdp)
{
#ifdef DIAGNOSTIC
       unsigned fd;
#endif

       if (__predict_true(fdp == NULL)) {
               fdp = pool_cache_get(filedesc_cache, PR_WAITOK);
       } else {
               KASSERT(fdp == &filedesc0);
               filedesc_ctor(NULL, fdp, PR_WAITOK);
       }

#ifdef DIAGNOSTIC
       KASSERT(fdp->fd_lastfile == -1);
       KASSERT(fdp->fd_lastkqfile == -1);
       KASSERT(fdp->fd_knhash == NULL);
       KASSERT(fdp->fd_freefile == 0);
       KASSERT(fdp->fd_exclose == false);
       KASSERT(fdp->fd_dt == &fdp->fd_dtbuiltin);
       KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_nfiles == NDFILE);
       for (fd = 0; fd < NDFDFILE; fd++) {
               KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[fd] ==
                   (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);
       }
       for (fd = NDFDFILE; fd < NDFILE; fd++) {
               KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[fd] == NULL);
       }
       KASSERT(fdp->fd_himap == fdp->fd_dhimap);
       KASSERT(fdp->fd_lomap == fdp->fd_dlomap);
#endif  /* DIAGNOSTIC */

       fdp->fd_refcnt = 1;
       fd_checkmaps(fdp);

       return fdp;
}

/*
* Initialize a file descriptor table.
*/
static int
filedesc_ctor(void *arg, void *obj, int flag)
{
       filedesc_t *fdp = obj;
       fdfile_t **ffp;
       int i;

       memset(fdp, 0, sizeof(*fdp));
       mutex_init(&fdp->fd_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
       fdp->fd_lastfile = -1;
       fdp->fd_lastkqfile = -1;
       fdp->fd_dt = &fdp->fd_dtbuiltin;
       fdp->fd_dtbuiltin.dt_nfiles = NDFILE;
       fdp->fd_himap = fdp->fd_dhimap;
       fdp->fd_lomap = fdp->fd_dlomap;

       CTASSERT(sizeof(fdp->fd_dfdfile[0]) >= sizeof(fdfile_t));
       for (i = 0, ffp = fdp->fd_dt->dt_ff; i < NDFDFILE; i++, ffp++) {
               fdfile_ctor(*ffp = (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[i]);
       }

       return 0;
}

static void
filedesc_dtor(void *arg, void *obj)
{
       filedesc_t *fdp = obj;
       int i;

       for (i = 0; i < NDFDFILE; i++) {
               fdfile_dtor((fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[i]);
       }

       mutex_destroy(&fdp->fd_lock);
}

/*
* Make p share curproc's filedesc structure.
*/
void
fd_share(struct proc *p)
{
       filedesc_t *fdp;

       fdp = curlwp->l_fd;
       p->p_fd = fdp;
       atomic_inc_uint(&fdp->fd_refcnt);
}

/*
* Acquire a hold on a filedesc structure.
*/
void
fd_hold(lwp_t *l)
{
       filedesc_t *fdp = l->l_fd;

       atomic_inc_uint(&fdp->fd_refcnt);
}

/*
* Copy a filedesc structure.
*/
filedesc_t *
fd_copy(void)
{
       filedesc_t *newfdp, *fdp;
       fdfile_t *ff, **ffp, **nffp, *ff2;
       int i, j, numfiles, lastfile, newlast;
       file_t *fp;
       fdtab_t *newdt;

       fdp = curproc->p_fd;
       newfdp = pool_cache_get(filedesc_cache, PR_WAITOK);
       newfdp->fd_refcnt = 1;

#ifdef DIAGNOSTIC
       KASSERT(newfdp->fd_lastfile == -1);
       KASSERT(newfdp->fd_lastkqfile == -1);
       KASSERT(newfdp->fd_knhash == NULL);
       KASSERT(newfdp->fd_freefile == 0);
       KASSERT(newfdp->fd_exclose == false);
       KASSERT(newfdp->fd_dt == &newfdp->fd_dtbuiltin);
       KASSERT(newfdp->fd_dtbuiltin.dt_nfiles == NDFILE);
       for (i = 0; i < NDFDFILE; i++) {
               KASSERT(newfdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[i] ==
                   (fdfile_t *)&newfdp->fd_dfdfile[i]);
       }
       for (i = NDFDFILE; i < NDFILE; i++) {
               KASSERT(newfdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[i] == NULL);
       }
#endif  /* DIAGNOSTIC */

       mutex_enter(&fdp->fd_lock);
       fd_checkmaps(fdp);
       numfiles = fdp->fd_dt->dt_nfiles;
       lastfile = fdp->fd_lastfile;

       /*
        * If the number of open files fits in the internal arrays
        * of the open file structure, use them, otherwise allocate
        * additional memory for the number of descriptors currently
        * in use.
        */
       if (lastfile < NDFILE) {
               i = NDFILE;
               newdt = newfdp->fd_dt;
               KASSERT(newfdp->fd_dt == &newfdp->fd_dtbuiltin);
       } else {
               /*
                * Compute the smallest multiple of NDEXTENT needed
                * for the file descriptors currently in use,
                * allowing the table to shrink.
                */
               i = numfiles;
               while (i >= 2 * NDEXTENT && i > lastfile * 2) {
                       i /= 2;
               }
               KASSERT(i > NDFILE);
               newdt = fd_dtab_alloc(i);
               newfdp->fd_dt = newdt;
               memcpy(newdt->dt_ff, newfdp->fd_dtbuiltin.dt_ff,
                   NDFDFILE * sizeof(fdfile_t **));
               memset(newdt->dt_ff + NDFDFILE, 0,
                   (i - NDFDFILE) * sizeof(fdfile_t **));
       }
       if (NDHISLOTS(i) <= NDHISLOTS(NDFILE)) {
               newfdp->fd_himap = newfdp->fd_dhimap;
               newfdp->fd_lomap = newfdp->fd_dlomap;
       } else {
               fd_map_alloc(i, &newfdp->fd_lomap, &newfdp->fd_himap);
               KASSERT(i >= NDENTRIES * NDENTRIES);
               memset(newfdp->fd_himap, 0, NDHISLOTS(i)*sizeof(uint32_t));
               memset(newfdp->fd_lomap, 0, NDLOSLOTS(i)*sizeof(uint32_t));
       }
       newfdp->fd_freefile = fdp->fd_freefile;
       newfdp->fd_exclose = fdp->fd_exclose;

       ffp = fdp->fd_dt->dt_ff;
       nffp = newdt->dt_ff;
       newlast = -1;
       for (i = 0; i <= lastfile; i++, ffp++, nffp++) {
               KASSERT(i >= NDFDFILE ||
                   *nffp == (fdfile_t *)newfdp->fd_dfdfile[i]);
               ff = *ffp;
               if (ff == NULL ||
                   (fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) == NULL) {
                       /* Descriptor unused, or descriptor half open. */
                       KASSERT(!fd_isused(newfdp, i));
                       continue;
               }
               if (__predict_false(fp->f_type == DTYPE_KQUEUE)) {
                       /* kqueue descriptors cannot be copied. */
                       if (i < newfdp->fd_freefile) {
                               newfdp->fd_freefile = i;
                       }
                       continue;
               }
               /* It's active: add a reference to the file. */
               mutex_enter(&fp->f_lock);
               fp->f_count++;
               mutex_exit(&fp->f_lock);

               /* Allocate an fdfile_t to represent it. */
               if (i >= NDFDFILE) {
                       ff2 = kmem_alloc(sizeof(*ff2), KM_SLEEP);
                       fdfile_ctor(ff2);
                       *nffp = ff2;
               } else {
                       ff2 = newdt->dt_ff[i];
               }
               ff2->ff_file = fp;
               ff2->ff_exclose = ff->ff_exclose;
               ff2->ff_allocated = true;

               /* Fix up bitmaps. */
               j = i >> NDENTRYSHIFT;
               KASSERT((newfdp->fd_lomap[j] & (1U << (i & NDENTRYMASK))) == 0);
               newfdp->fd_lomap[j] |= 1U << (i & NDENTRYMASK);
               if (__predict_false(newfdp->fd_lomap[j] == ~0)) {
                       KASSERT((newfdp->fd_himap[j >> NDENTRYSHIFT] &
                           (1U << (j & NDENTRYMASK))) == 0);
                       newfdp->fd_himap[j >> NDENTRYSHIFT] |=
                           1U << (j & NDENTRYMASK);
               }
               newlast = i;
       }
       KASSERT(newdt->dt_ff[0] == (fdfile_t *)newfdp->fd_dfdfile[0]);
       newfdp->fd_lastfile = newlast;
       fd_checkmaps(newfdp);
       mutex_exit(&fdp->fd_lock);

       return newfdp;
}

/*
* Release a filedesc structure.
*/
void
fd_free(void)
{
       fdfile_t *ff;
       file_t *fp;
       int fd, nf;
       fdtab_t *dt;
       lwp_t * const l = curlwp;
       filedesc_t * const fdp = l->l_fd;
       const bool noadvlock = (l->l_proc->p_flag & PK_ADVLOCK) == 0;

       KASSERT(atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_ff[0] ==
           (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[0]);
       KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_nfiles == NDFILE);
       KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_link == NULL);

       membar_release();
       if (atomic_dec_uint_nv(&fdp->fd_refcnt) > 0)
               return;
       membar_acquire();

       /*
        * Close any files that the process holds open.
        */
       dt = fdp->fd_dt;
       fd_checkmaps(fdp);
#ifdef DEBUG
       fdp->fd_refcnt = -1; /* see fd_checkmaps */
#endif
       for (fd = 0, nf = dt->dt_nfiles; fd < nf; fd++) {
               ff = dt->dt_ff[fd];
               KASSERT(fd >= NDFDFILE ||
                   ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);
               if (ff == NULL)
                       continue;
               if ((fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) != NULL) {
                       /*
                        * Must use fd_close() here if there is
                        * a reference from kqueue or we might have posix
                        * advisory locks.
                        */
                       if (__predict_true(ff->ff_refcnt == 0) &&
                           (noadvlock || fp->f_type != DTYPE_VNODE)) {
                               ff->ff_file = NULL;
                               ff->ff_exclose = false;
                               ff->ff_allocated = false;
                               closef(fp);
                       } else {
                               ff->ff_refcnt++;
                               fd_close(fd);
                       }
               }
               KASSERT(ff->ff_refcnt == 0);
               KASSERT(ff->ff_file == NULL);
               KASSERT(!ff->ff_exclose);
               KASSERT(!ff->ff_allocated);
               if (fd >= NDFDFILE) {
                       cv_destroy(&ff->ff_closing);
                       kmem_free(ff, sizeof(*ff));
                       dt->dt_ff[fd] = NULL;
               }
       }

       /*
        * Clean out the descriptor table for the next user and return
        * to the cache.
        */
       if (__predict_false(dt != &fdp->fd_dtbuiltin)) {
               fd_dtab_free(fdp->fd_dt);
               /* Otherwise, done above. */
               memset(&fdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[NDFDFILE], 0,
                   (NDFILE - NDFDFILE) * sizeof(fdp->fd_dtbuiltin.dt_ff[0]));
               fdp->fd_dt = &fdp->fd_dtbuiltin;
       }
       if (__predict_false(NDHISLOTS(nf) > NDHISLOTS(NDFILE))) {
               KASSERT(fdp->fd_himap != fdp->fd_dhimap);
               KASSERT(fdp->fd_lomap != fdp->fd_dlomap);
               fd_map_free(nf, fdp->fd_lomap, fdp->fd_himap);
       }
       if (__predict_false(fdp->fd_knhash != NULL)) {
               hashdone(fdp->fd_knhash, HASH_LIST, fdp->fd_knhashmask);
               fdp->fd_knhash = NULL;
               fdp->fd_knhashmask = 0;
       } else {
               KASSERT(fdp->fd_knhashmask == 0);
       }
       fdp->fd_dt = &fdp->fd_dtbuiltin;
       fdp->fd_lastkqfile = -1;
       fdp->fd_lastfile = -1;
       fdp->fd_freefile = 0;
       fdp->fd_exclose = false;
       memset(&fdp->fd_startzero, 0, sizeof(*fdp) -
           offsetof(filedesc_t, fd_startzero));
       fdp->fd_himap = fdp->fd_dhimap;
       fdp->fd_lomap = fdp->fd_dlomap;
       KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_nfiles == NDFILE);
       KASSERT(fdp->fd_dtbuiltin.dt_link == NULL);
       KASSERT(fdp->fd_dt == &fdp->fd_dtbuiltin);
#ifdef DEBUG
       fdp->fd_refcnt = 0; /* see fd_checkmaps */
#endif
       fd_checkmaps(fdp);
       pool_cache_put(filedesc_cache, fdp);
}

/*
* File Descriptor pseudo-device driver (/dev/fd/).
*
* Opening minor device N dup()s the file (if any) connected to file
* descriptor N belonging to the calling process.  Note that this driver
* consists of only the ``open()'' routine, because all subsequent
* references to this file will be direct to the other driver.
*/
static int
filedescopen(dev_t dev, int mode, int type, lwp_t *l)
{

       /*
        * XXX Kludge: set dupfd to contain the value of the
        * the file descriptor being sought for duplication. The error
        * return ensures that the vnode for this device will be released
        * by vn_open. Open will detect this special error and take the
        * actions in fd_dupopen below. Other callers of vn_open or VOP_OPEN
        * will simply report the error.
        */
       l->l_dupfd = minor(dev);        /* XXX */
       return EDUPFD;
}

/*
* Duplicate the specified descriptor to a free descriptor.
*
* old is the original fd.
* moveit is true if we should move rather than duplicate.
* flags are the open flags (converted from O_* to F*).
* newp returns the new fd on success.
*
* These two cases are produced by the EDUPFD and EMOVEFD magic
* errnos, but in the interest of removing that regrettable interface,
* vn_open has been changed to intercept them. Now vn_open returns
* either a vnode or a filehandle, and the filehandle is accompanied
* by a boolean that says whether we should dup (moveit == false) or
* move (moveit == true) the fd.
*
* The dup case is used by /dev/stderr, /proc/self/fd, and such. The
* move case is used by cloner devices that allocate a fd of their
* own (a layering violation that should go away eventually) that
* then needs to be put in the place open() expects it.
*/
int
fd_dupopen(int old, bool moveit, int flags, int *newp)
{
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       file_t *fp;
       fdtab_t *dt;
       int error;

       if ((fp = fd_getfile(old)) == NULL) {
               return EBADF;
       }
       fdp = curlwp->l_fd;
       dt = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt);
       ff = dt->dt_ff[old];

       /*
        * There are two cases of interest here.
        *
        * 1. moveit == false (used to be the EDUPFD magic errno):
        *    simply dup (old) to file descriptor (new) and return.
        *
        * 2. moveit == true (used to be the EMOVEFD magic errno):
        *    steal away the file structure from (old) and store it in
        *    (new).  (old) is effectively closed by this operation.
        */
       if (moveit == false) {
               /*
                * Check that the mode the file is being opened for is a
                * subset of the mode of the existing descriptor.
                */
               if (((flags & (FREAD|FWRITE)) | fp->f_flag) != fp->f_flag) {
                       error = EACCES;
                       goto out;
               }

               /* Copy it. */
               error = fd_dup(fp, 0, newp, ff->ff_exclose);
       } else {
               /* Copy it. */
               error = fd_dup(fp, 0, newp, ff->ff_exclose);
               if (error != 0) {
                       goto out;
               }

               /* Steal away the file pointer from 'old'. */
               (void)fd_close(old);
               return 0;
       }

out:
       fd_putfile(old);
       return error;
}

/*
* Close open files on exec.
*/
void
fd_closeexec(void)
{
       proc_t *p;
       filedesc_t *fdp;
       fdfile_t *ff;
       lwp_t *l;
       fdtab_t *dt;
       int fd;

       l = curlwp;
       p = l->l_proc;
       fdp = p->p_fd;

       if (fdp->fd_refcnt > 1) {
               fdp = fd_copy();
               fd_free();
               p->p_fd = fdp;
               l->l_fd = fdp;
       }
       if (!fdp->fd_exclose) {
               return;
       }
       fdp->fd_exclose = false;
       dt = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt);

       for (fd = 0; fd <= fdp->fd_lastfile; fd++) {
               if ((ff = dt->dt_ff[fd]) == NULL) {
                       KASSERT(fd >= NDFDFILE);
                       continue;
               }
               KASSERT(fd >= NDFDFILE ||
                   ff == (fdfile_t *)fdp->fd_dfdfile[fd]);
               if (ff->ff_file == NULL)
                       continue;
               if (ff->ff_exclose) {
                       /*
                        * We need a reference to close the file.
                        * No other threads can see the fdfile_t at
                        * this point, so don't bother locking.
                        */
                       KASSERT((ff->ff_refcnt & FR_CLOSING) == 0);
                       ff->ff_refcnt++;
                       fd_close(fd);
               }
       }
}

/*
* Sets descriptor owner. If the owner is a process, 'pgid'
* is set to positive value, process ID. If the owner is process group,
* 'pgid' is set to -pg_id.
*/
int
fsetown(pid_t *pgid, u_long cmd, const void *data)
{
       pid_t id = *(const pid_t *)data;
       int error;

       if (id <= INT_MIN)
               return EINVAL;

       switch (cmd) {
       case TIOCSPGRP:
               if (id < 0)
                       return EINVAL;
               id = -id;
               break;
       default:
               break;
       }
       if (id > 0) {
               mutex_enter(&proc_lock);
               error = proc_find(id) ? 0 : ESRCH;
               mutex_exit(&proc_lock);
       } else if (id < 0) {
               error = pgid_in_session(curproc, -id);
       } else {
               error = 0;
       }
       if (!error) {
               *pgid = id;
       }
       return error;
}

void
fd_set_exclose(struct lwp *l, int fd, bool exclose)
{
       filedesc_t *fdp = l->l_fd;
       fdfile_t *ff = atomic_load_consume(&fdp->fd_dt)->dt_ff[fd];

       ff->ff_exclose = exclose;
       if (exclose)
               fdp->fd_exclose = true;
}

/*
* Return descriptor owner information. If the value is positive,
* it's process ID. If it's negative, it's process group ID and
* needs the sign removed before use.
*/
int
fgetown(pid_t pgid, u_long cmd, void *data)
{

       switch (cmd) {
       case TIOCGPGRP:
               KASSERT(pgid > INT_MIN);
               *(int *)data = -pgid;
               break;
       default:
               *(int *)data = pgid;
               break;
       }
       return 0;
}

/*
* Send signal to descriptor owner, either process or process group.
*/
void
fownsignal(pid_t pgid, int signo, int code, int band, void *fdescdata)
{
       ksiginfo_t ksi;

       KASSERT(!cpu_intr_p());

       if (pgid == 0) {
               return;
       }

       KSI_INIT(&ksi);
       ksi.ksi_signo = signo;
       ksi.ksi_code = code;
       ksi.ksi_band = band;

       mutex_enter(&proc_lock);
       if (pgid > 0) {
               struct proc *p1;

               p1 = proc_find(pgid);
               if (p1 != NULL) {
                       kpsignal(p1, &ksi, fdescdata);
               }
       } else {
               struct pgrp *pgrp;

               KASSERT(pgid < 0 && pgid > INT_MIN);
               pgrp = pgrp_find(-pgid);
               if (pgrp != NULL) {
                       kpgsignal(pgrp, &ksi, fdescdata, 0);
               }
       }
       mutex_exit(&proc_lock);
}

int
fd_clone(file_t *fp, unsigned fd, int flag, const struct fileops *fops,
        void *data)
{

       fp->f_flag = flag & FMASK;
       fd_set_exclose(curlwp, fd, (flag & O_CLOEXEC) != 0);
       fp->f_type = DTYPE_MISC;
       fp->f_ops = fops;
       fp->f_data = data;
       curlwp->l_dupfd = fd;
       fd_affix(curproc, fp, fd);

       return EMOVEFD;
}

int
fnullop_fcntl(file_t *fp, u_int cmd, void *data)
{

       if (cmd == F_SETFL)
               return 0;

       return EOPNOTSUPP;
}

int
fnullop_poll(file_t *fp, int which)
{

       return 0;
}

int
fnullop_kqfilter(file_t *fp, struct knote *kn)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

void
fnullop_restart(file_t *fp)
{

}

int
fbadop_read(file_t *fp, off_t *offset, struct uio *uio,
           kauth_cred_t cred, int flags)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

int
fbadop_write(file_t *fp, off_t *offset, struct uio *uio,
            kauth_cred_t cred, int flags)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

int
fbadop_ioctl(file_t *fp, u_long com, void *data)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

int
fbadop_stat(file_t *fp, struct stat *sb)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

int
fbadop_close(file_t *fp)
{

       return EOPNOTSUPP;
}

/*
* sysctl routines pertaining to file descriptors
*/

/* Initialized in sysctl_init() for now... */
extern kmutex_t sysctl_file_marker_lock;
static u_int sysctl_file_marker = 1;

/*
* Expects to be called with proc_lock and sysctl_file_marker_lock locked.
*/
static void
sysctl_file_marker_reset(void)
{
       struct proc *p;

       PROCLIST_FOREACH(p, &allproc) {
               struct filedesc *fd = p->p_fd;
               fdtab_t *dt;
               u_int i;

               mutex_enter(&fd->fd_lock);
               dt = fd->fd_dt;
               for (i = 0; i < dt->dt_nfiles; i++) {
                       struct file *fp;
                       fdfile_t *ff;

                       if ((ff = dt->dt_ff[i]) == NULL) {
                               continue;
                       }
                       if ((fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) == NULL) {
                               continue;
                       }
                       fp->f_marker = 0;
               }
               mutex_exit(&fd->fd_lock);
       }
}

/*
* sysctl helper routine for kern.file pseudo-subtree.
*/
static int
sysctl_kern_file(SYSCTLFN_ARGS)
{
       const bool allowaddr = get_expose_address(curproc);
       struct filelist flist;
       int error;
       size_t buflen;
       struct file *fp, fbuf;
       char *start, *where;
       struct proc *p;

       start = where = oldp;
       buflen = *oldlenp;

       if (where == NULL) {
               /*
                * overestimate by 10 files
                */
               *oldlenp = sizeof(filehead) + (nfiles + 10) *
                   sizeof(struct file);
               return 0;
       }

       /*
        * first sysctl_copyout filehead
        */
       if (buflen < sizeof(filehead)) {
               *oldlenp = 0;
               return 0;
       }
       sysctl_unlock();
       if (allowaddr) {
               memcpy(&flist, &filehead, sizeof(flist));
       } else {
               memset(&flist, 0, sizeof(flist));
       }
       error = sysctl_copyout(l, &flist, where, sizeof(flist));
       if (error) {
               sysctl_relock();
               return error;
       }
       buflen -= sizeof(flist);
       where += sizeof(flist);

       /*
        * followed by an array of file structures
        */
       mutex_enter(&sysctl_file_marker_lock);
       mutex_enter(&proc_lock);
       PROCLIST_FOREACH(p, &allproc) {
               struct filedesc *fd;
               fdtab_t *dt;
               u_int i;

               if (p->p_stat == SIDL) {
                       /* skip embryonic processes */
                       continue;
               }
               mutex_enter(p->p_lock);
               error = kauth_authorize_process(l->l_cred,
                   KAUTH_PROCESS_CANSEE, p,
                   KAUTH_ARG(KAUTH_REQ_PROCESS_CANSEE_OPENFILES),
                   NULL, NULL);
               mutex_exit(p->p_lock);
               if (error != 0) {
                       /*
                        * Don't leak kauth retval if we're silently
                        * skipping this entry.
                        */
                       error = 0;
                       continue;
               }

               /*
                * Grab a hold on the process.
                */
               if (!rw_tryenter(&p->p_reflock, RW_READER)) {
                       continue;
               }
               mutex_exit(&proc_lock);

               fd = p->p_fd;
               mutex_enter(&fd->fd_lock);
               dt = fd->fd_dt;
               for (i = 0; i < dt->dt_nfiles; i++) {
                       fdfile_t *ff;

                       if ((ff = dt->dt_ff[i]) == NULL) {
                               continue;
                       }
                       if ((fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) == NULL) {
                               continue;
                       }

                       mutex_enter(&fp->f_lock);

                       if ((fp->f_count == 0) ||
                           (fp->f_marker == sysctl_file_marker)) {
                               mutex_exit(&fp->f_lock);
                               continue;
                       }

                       /* Check that we have enough space. */
                       if (buflen < sizeof(struct file)) {
                               *oldlenp = where - start;
                               mutex_exit(&fp->f_lock);
                               error = ENOMEM;
                               break;
                       }

                       fill_file(&fbuf, fp);
                       mutex_exit(&fp->f_lock);
                       error = sysctl_copyout(l, &fbuf, where, sizeof(fbuf));
                       if (error) {
                               break;
                       }
                       buflen -= sizeof(struct file);
                       where += sizeof(struct file);

                       fp->f_marker = sysctl_file_marker;
               }
               mutex_exit(&fd->fd_lock);

               /*
                * Release reference to process.
                */
               mutex_enter(&proc_lock);
               rw_exit(&p->p_reflock);

               if (error)
                       break;
       }

       sysctl_file_marker++;
       /* Reset all markers if wrapped. */
       if (sysctl_file_marker == 0) {
               sysctl_file_marker_reset();
               sysctl_file_marker++;
       }

       mutex_exit(&proc_lock);
       mutex_exit(&sysctl_file_marker_lock);

       *oldlenp = where - start;
       sysctl_relock();
       return error;
}

/*
* sysctl helper function for kern.file2
*/
static int
sysctl_kern_file2(SYSCTLFN_ARGS)
{
       struct proc *p;
       struct file *fp;
       struct filedesc *fd;
       struct kinfo_file kf;
       char *dp;
       u_int i, op;
       size_t len, needed, elem_size, out_size;
       int error, arg, elem_count;
       fdfile_t *ff;
       fdtab_t *dt;

       if (namelen == 1 && name[0] == CTL_QUERY)
               return sysctl_query(SYSCTLFN_CALL(rnode));

       if (namelen != 4)
               return EINVAL;

       error = 0;
       dp = oldp;
       len = (oldp != NULL) ? *oldlenp : 0;
       op = name[0];
       arg = name[1];
       elem_size = name[2];
       elem_count = name[3];
       out_size = MIN(sizeof(kf), elem_size);
       needed = 0;

       if (elem_size < 1 || elem_count < 0)
               return EINVAL;

       switch (op) {
       case KERN_FILE_BYFILE:
       case KERN_FILE_BYPID:
               /*
                * We're traversing the process list in both cases; the BYFILE
                * case does additional work of keeping track of files already
                * looked at.
                */

               /* doesn't use arg so it must be zero */
               if ((op == KERN_FILE_BYFILE) && (arg != 0))
                       return EINVAL;

               if ((op == KERN_FILE_BYPID) && (arg < -1))
                       /* -1 means all processes */
                       return EINVAL;

               sysctl_unlock();
               if (op == KERN_FILE_BYFILE)
                       mutex_enter(&sysctl_file_marker_lock);
               mutex_enter(&proc_lock);
               PROCLIST_FOREACH(p, &allproc) {
                       if (p->p_stat == SIDL) {
                               /* skip embryonic processes */
                               continue;
                       }
                       if (arg > 0 && p->p_pid != arg) {
                               /* pick only the one we want */
                               /* XXX want 0 to mean "kernel files" */
                               continue;
                       }
                       mutex_enter(p->p_lock);
                       error = kauth_authorize_process(l->l_cred,
                           KAUTH_PROCESS_CANSEE, p,
                           KAUTH_ARG(KAUTH_REQ_PROCESS_CANSEE_OPENFILES),
                           NULL, NULL);
                       mutex_exit(p->p_lock);
                       if (error != 0) {
                               /*
                                * Don't leak kauth retval if we're silently
                                * skipping this entry.
                                */
                               error = 0;
                               continue;
                       }

                       /*
                        * Grab a hold on the process.
                        */
                       if (!rw_tryenter(&p->p_reflock, RW_READER)) {
                               continue;
                       }
                       mutex_exit(&proc_lock);

                       fd = p->p_fd;
                       mutex_enter(&fd->fd_lock);
                       dt = fd->fd_dt;
                       for (i = 0; i < dt->dt_nfiles; i++) {
                               if ((ff = dt->dt_ff[i]) == NULL) {
                                       continue;
                               }
                               if ((fp = atomic_load_consume(&ff->ff_file)) ==
                                   NULL) {
                                       continue;
                               }

                               if ((op == KERN_FILE_BYFILE) &&
                                   (fp->f_marker == sysctl_file_marker)) {
                                       continue;
                               }
                               if (len >= elem_size && elem_count > 0) {
                                       mutex_enter(&fp->f_lock);
                                       fill_file2(&kf, fp, ff, i, p->p_pid);
                                       mutex_exit(&fp->f_lock);
                                       mutex_exit(&fd->fd_lock);
                                       error = sysctl_copyout(l,
                                           &kf, dp, out_size);
                                       mutex_enter(&fd->fd_lock);
                                       if (error)
                                               break;
                                       dp += elem_size;
                                       len -= elem_size;
                               }
                               if (op == KERN_FILE_BYFILE)
                                       fp->f_marker = sysctl_file_marker;
                               needed += elem_size;
                               if (elem_count > 0 && elem_count != INT_MAX)
                                       elem_count--;
                       }
                       mutex_exit(&fd->fd_lock);

                       /*
                        * Release reference to process.
                        */
                       mutex_enter(&proc_lock);
                       rw_exit(&p->p_reflock);
               }
               if (op == KERN_FILE_BYFILE) {
                       sysctl_file_marker++;

                       /* Reset all markers if wrapped. */
                       if (sysctl_file_marker == 0) {
                               sysctl_file_marker_reset();
                               sysctl_file_marker++;
                       }
               }
               mutex_exit(&proc_lock);
               if (op == KERN_FILE_BYFILE)
                       mutex_exit(&sysctl_file_marker_lock);
               sysctl_relock();
               break;
       default:
               return EINVAL;
       }

       if (oldp == NULL)
               needed += KERN_FILESLOP * elem_size;
       *oldlenp = needed;

       return error;
}

static void
fill_file(struct file *fp, const struct file *fpsrc)
{
       const bool allowaddr = get_expose_address(curproc);

       memset(fp, 0, sizeof(*fp));

       fp->f_offset = fpsrc->f_offset;
       COND_SET_PTR(fp->f_cred, fpsrc->f_cred, allowaddr);
       COND_SET_CPTR(fp->f_ops, fpsrc->f_ops, allowaddr);
       COND_SET_STRUCT(fp->f_undata, fpsrc->f_undata, allowaddr);
       COND_SET_STRUCT(fp->f_list, fpsrc->f_list, allowaddr);
       fp->f_flag = fpsrc->f_flag;
       fp->f_marker = fpsrc->f_marker;
       fp->f_type = fpsrc->f_type;
       fp->f_advice = fpsrc->f_advice;
       fp->f_count = fpsrc->f_count;
       fp->f_msgcount = fpsrc->f_msgcount;
       fp->f_unpcount = fpsrc->f_unpcount;
       COND_SET_STRUCT(fp->f_unplist, fpsrc->f_unplist, allowaddr);
}

static void
fill_file2(struct kinfo_file *kp, const file_t *fp, const fdfile_t *ff,
         int i, pid_t pid)
{
       const bool allowaddr = get_expose_address(curproc);

       memset(kp, 0, sizeof(*kp));

       COND_SET_VALUE(kp->ki_fileaddr, PTRTOUINT64(fp), allowaddr);
       kp->ki_flag =           fp->f_flag;
       kp->ki_iflags =         0;
       kp->ki_ftype =          fp->f_type;
       kp->ki_count =          fp->f_count;
       kp->ki_msgcount =       fp->f_msgcount;
       COND_SET_VALUE(kp->ki_fucred, PTRTOUINT64(fp->f_cred), allowaddr);
       kp->ki_fuid =           kauth_cred_geteuid(fp->f_cred);
       kp->ki_fgid =           kauth_cred_getegid(fp->f_cred);
       COND_SET_VALUE(kp->ki_fops, PTRTOUINT64(fp->f_ops), allowaddr);
       kp->ki_foffset =        fp->f_offset;
       COND_SET_VALUE(kp->ki_fdata, PTRTOUINT64(fp->f_data), allowaddr);

       /* vnode information to glue this file to something */
       if (fp->f_type == DTYPE_VNODE) {
               struct vnode *vp = fp->f_vnode;

               COND_SET_VALUE(kp->ki_vun, PTRTOUINT64(vp->v_un.vu_socket),
                   allowaddr);
               kp->ki_vsize =  vp->v_size;
               kp->ki_vtype =  vp->v_type;
               kp->ki_vtag =   vp->v_tag;
               COND_SET_VALUE(kp->ki_vdata, PTRTOUINT64(vp->v_data),
                   allowaddr);
       }

       /* process information when retrieved via KERN_FILE_BYPID */
       if (ff != NULL) {
               kp->ki_pid =            pid;
               kp->ki_fd =             i;
               kp->ki_ofileflags =     ff->ff_exclose;
               kp->ki_usecount =       ff->ff_refcnt;
       }
}