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時間子係統16_soft lockup機製
// 1.debug選項LOCKUP_DETECTOR，開啟/關閉kernel中的soft lockup和hard lockup探測
// 2.實現：kernel/watchdog.c
// 3.實現原理：
// 1.涉及到了3部分內容：kernel線程，時鍾中斷，NMI中斷
// 優先級：kernel線程 < 時鍾中斷 < NMI中斷。
// 2.利用它們之間優先級的區別，調試係統運行中的兩種問題：
// 搶占被長時間關閉而導致進程無法調度（soft lockup）
// 中斷被長時間關閉而導致更嚴重的問題（hard lockup）
// 參考：https://blog.csdn.net/panzhenjie/article/details/10074551
// 內核版本 3.8.6
// smp per-cpu watchdog核心線程
1.1 static struct smp_hotplug_thread watchdog_threads = {
.store = &softlockup_watchdog,
.thread_should_run = watchdog_should_run,
.thread_fn = watchdog,
.thread_comm = "watchdog/%u",
.setup = watchdog_enable,
.park = watchdog_disable,
.unpark = watchdog_enable,
};
// lockup detector模塊初始化
// 函數任務：
// 1.計算hrtimer運行的頻率
// 2.注冊watchdog核心線程
// 注：
1.2 void __init lockup_detector_init(void)
{
//計算hrtimer運行的頻率
set_sample_period();
//注冊watchdog核心線程
if (smpboot_register_percpu_thread(&watchdog_threads)) {
pr_err("Failed to create watchdog threads, disabled\n");
watchdog_disabled = -ENODEV;
}
}
// 設置watchdog timer運行頻率
// 調用路徑： lockup_detector_init->get_softlockup_thresh
// 注：
// 1.sample_period，即watchdog timer運行的頻率
// 2.watchdog timer在一次soft lockup時間閾值內運行5次
1.3 static void set_sample_period(void)
{
sample_period = get_softlockup_thresh() * ((u64)NSEC_PER_SEC / 5);
}
// 認定發生了soft lockup的時間閾值
// 注：如果watchdog kthread在watchdog_thresh * 2 時間內未被調度，
// 則認為發生了soft lockup.
1.4 static int get_softlockup_thresh(void)
{
return watchdog_thresh * 2;
}
// 啟動指定cpu上lockup檢測
// 函數任務：
// 1.初始化watchdog timer
// 2.初始化hard lockup的nmi中斷事件
// 3.啟動watchdog timer
// 4.設置watchdog kthread調度策略FIFO
// 5.更新watchdog時間戳
// 注：設置watchdog kthread為FIFO的調度策略保證了watchdog timer
// 喚醒kthread之後,它可以因高優先級切換到cpu上執行。
2.1 static void watchdog_enable(unsigned int cpu)
{
struct hrtimer *hrtimer = &__raw_get_cpu_var(watchdog_hrtimer);
//lockup檢測使用的hrtimer
hrtimer_init(hrtimer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
hrtimer->function = watchdog_timer_fn;
//第一次啟動watchdog，暫停current
if (!watchdog_enabled) {
kthread_park(current);
return;
}
//hard lockup檢測機製
watchdog_nmi_enable(cpu);
//hrtimer sample時間之後運行
hrtimer_start(hrtimer, ns_to_ktime(sample_period),
HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
//watchdog進程FIFO策略
watchdog_set_prio(SCHED_FIFO, MAX_RT_PRIO - 1);
//執行一次更新
__touch_watchdog();
}
// 關閉指定cpu上的lockup檢測
// 函數任務：
// 1.恢複watchdog正常優先級
// 2.取消hrtimer
// 3.關閉hard lockup檢測機製的nmi中斷
2.2 static void watchdog_disable(unsigned int cpu)
{
struct hrtimer *hrtimer = &__raw_get_cpu_var(watchdog_hrtimer);
//恢複watchdog正常優先級
watchdog_set_prio(SCHED_NORMAL, 0);
//取消hrtimer
hrtimer_cancel(hrtimer);
//關閉hard lockup檢測機製的nmi中斷
watchdog_nmi_disable(cpu);
}
// watchdog核心線程可運行的條件
// 函數任務：
// 1.保證watchdog kthread 運行頻率 <= watchdog timer 運行頻率
// 注：
// soft_lockup_hrtimer_cnt代表watchdog核心線程運行的次數
// hrtimer_interrupts代表watchdog timer運行的次數
2.3 static int watchdog_should_run(unsigned int cpu)
{
return __this_cpu_read(hrtimer_interrupts) !=
__this_cpu_read(soft_lockup_hrtimer_cnt);
}
// watchdog核心線程函數
// 函數任務：
// 1.更新soft_lockup_hrtimer_cnt=hrtimer_interrupts
// 2.更新watchdog運行時間戳
2.4 static void watchdog(unsigned int cpu)
{
__this_cpu_write(soft_lockup_hrtimer_cnt,
__this_cpu_read(hrtimer_interrupts));
__touch_watchdog();
}
// 更新watchdog運行時間戳
2.5 static void __touch_watchdog(void)
{
int this_cpu = smp_processor_id();
__this_cpu_write(watchdog_touch_ts, get_timestamp(this_cpu));
}
// 定時器函數
// 函數主要任務：
// 1.獲取watchdog上次運行的時間戳
// 2.遞增watchdog timer運行次數
// 3.檢查watchdog時間戳，是否發生了soft lockup
// 3.1 如果發生了，dump堆棧，打印信息
// 4.重調度timer
// 注：
// 在watchdog timer運行時喚醒watchdog kthread，保證kthread與timer相同的運行頻率
3.1 static enum hrtimer_restart watchdog_timer_fn(struct hrtimer *hrtimer)
{
//watchdog上次運行的時間戳
unsigned long touch_ts = __this_cpu_read(watchdog_touch_ts);
struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
int duration;
//在喚醒watchdog kthread之前遞增hrtimer_interrupts，保證kthread更新其時間戳
watchdog_interrupt_count();
//喚醒watchdog kthread，保證kthread與timer相同的運行頻率
wake_up_process(__this_cpu_read(softlockup_watchdog));
//再次調度hrtimer下一個周期運行
hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(sample_period));
...
//檢測是否發生soft lockup
duration = is_softlockup(touch_ts);
if (unlikely(duration)) {
printk(KERN_EMERG "BUG: soft lockup - CPU#%d stuck for %us! [%s:%d]\n",
smp_processor_id(), duration,
current->comm, task_pid_nr(current));
print_modules();
print_irqtrace_events(current);
//dump 寄存器和堆棧
if (regs)
show_regs(regs);
else
dump_stack();
if (softlockup_panic)
panic("softlockup: hung tasks");
}
return HRTIMER_RESTART;
}
// 檢查搶占被關閉的時間間隔
// watchdog kthread在watchdog timer的中斷上下文中被喚醒，
// 當中斷退出時，kthread會搶占cpu上的當前進程。如果
// 搶占被關閉的話，則不會發生搶占，watchdog便無法更新時
// 間戳，當搶占關閉的時間超過閾值時，核心認為發生了soft
// lock up。
// 注：soft lockup閾值 watchdog_thresh * 2 (20s)
3.2 static int is_softlockup(unsigned long touch_ts)
{
//當前時間戳
unsigned long now = get_timestamp(smp_processor_id());
//watchdog在 watchdog_thresh * 2 時間內未被調度過
if (time_after(now, touch_ts + get_softlockup_thresh()))
return now - touch_ts;
return 0;
}
最後更新：2017-04-03 14:54:38