linux内核中watchdog、lockup、stall、hung等检测

lockup

一、watchdog看门狗

二、soft /hard lockup

1、soft lockup

2、hard lockup

三、kernel's hung task

四、workqueue stall

lockup

系统（在一个或多个CPU核上）保持在长时间无反应状态。可检测类型有watchdog、soft lockup、hard lockup、 hung task、workqueue stall 等。

一、watchdog看门狗

检测系统的健康状态，有能力重启系统。

CONFIG_SOFT_ WATCHDOG=m

查看内核中看门狗的运行

#ps -e | grep watch103 ?        00:00:00 watchdogd

二、soft /hard lockup

Kernel hacking | Debug Oops, Lockups and Hangs

看门狗的配置

# sysctl -a | grep watchdog
//0：关闭NMI看门狗和硬件lockup检测
kernel.nmi_watchdog = 0
//开启软件lockup检测
kernel.soft_watchdog = 1
//1 开启两者（软/硬）
kernel.watchdog = 1
//
kernel.watchdog_cpumask = 0-127
//硬件lockup 超时，软件lockup 2*10
kernel.watchdog_thresh = 10

1、soft lockup

内核处于紧密的循环中，长时间不让其他任务得到调度

当检测到软锁定时

panic （内核配置nmi_watchdog=1；kernel.hardlockup_panic sysctl=1;BOOTPARAM_ SOFTLOCKUP_PANIC=1）
发出大量的警告

测试程序：自旋spin_(un)lock（）

kernel_thread 线程中有如下循环,CPU密集型spin_lock(&spinlock);while (i < 10000000000) { i ++;if (!(i%50000000))PRINT_CTX();}spin_unlock(&spinlock);

检测输出

[  312.261567] watchdog: BUG: soft lockup - CPU#1 stuck for 22s! [lkd/kt_stuck:589][  354.256680] kthread_stuck:simple_kthread(): 001) [lkd/kt_stuck]:589   |  .N.0   /* simple_kthread() */
[  354.722453] kthread_stuck:simple_kthread(): 001) [lkd/kt_stuck]:589   |  .N.0   /* simple_kthread() */

2、hard lockup

在内核模式下运行的CPU内核仍处于紧密循环状态，不允许其他硬件中断运行；

系统检测到硬锁时

panic （内核配置nmi_watchdog=1；kernel.hardlockup_panic sysctl=1;BOOTPARAM_ SOFTLOCKUP_PANIC=1）
发出大量的警告

内核配置

1、硬锁定只能由NMI，在本机x86_64上检测到；

2、必须启用NMI和NMI看门狗 nmi_ watchdog=1

3、CONFIG_RCU_CPU_STALL_TIMEOUT 值的范围（3~300）在此时间内一定能检测到

4、CONFIG_RCU_STALL_COMMON=y

测试程序 自旋转IRQs、禁止抢占 spin_(un)lock_irq（）

kernel_thread 线程中有如下循环,CPU密集型spin_lock_irq(&spinlock);while (i < 10000000000) { i ++;if (!(i%50000000))PRINT_CTX();}spin_unlock_irq(&spinlock);

检测输出

[ 4557.452812] rcu: INFO: rcu_sched detected stalls on CPUs/tasks:
[ 4557.454426] rcu:     1-...0: (1 ticks this GP) idle=43e/1/0x4000000000000000 softirq=6242/6242 fqs=2599
[ 4557.455684] rcu:     (detected by 2, t=5252 jiffies, g=13033, q=119)
[ 4557.457412] Task dump for CPU 1:
[ 4557.458131] lkd/kt_stuck    R  running task        0   793      2 0x0000002a
[ 4557.459379] Call trace:
[ 4557.460526]  __switch_to+0xd0c/0xd44
[ 4557.461157]  logbuf_lock+0x0/0x4
[ 4557.464316] kthread_stuck:simple_kthread(): 001) [lkd/kt_stuck]:793   |  dN.0   /* simple_kthread() */

三、kernel's hung task

内核设置

Kernel hacking | Debug Oops, Lockups and Hangs | Detect Hung Tasks

配置见图二

参数解析

# sudo sysctl -a|grep hung_task
//如果设置1 则内核给所有核发送NMI中断，触发堆栈追溯
kernel.hung_task_all_cpu_backtrace = 0
//检测任务数的上线
kernel.hung_task_check_count = 4194304
//0 意味着挂起任务的值是kernel.hung_task_timeout_secs
kernel.hung_task_check_interval_secs = 0
//1：kernel panix  0：任务维持挂起状态
kernel.hung_task_panic = 0
//设置0 则禁止检测
kernel.hung_task_timeout_secs = 120
//报告的最大经过数
kernel.hung_task_warnings = 10

四、workqueue stall

内核设置

Kernel hacking | Debug Oops, Lockups and Hangs | Detect Workqueue Stalls

配置见图二

参数解析

检测时间workqueue.watchdog_thresh 默认30秒，设置0 禁止检测

测试例子：在workqueue回调函数中，添加CPU密集型函数

static void work_func(struct work_struct *work)
{struct st_ctx *priv = container_of(work, struct st_ctx, work);u64 i = 0;PRINT_CTX();//CPU密集型执行while (1)i += 3;
}static int __init workq_simple_init(void)
{ctx.data = INITIAL_VALUE;//初始化workqueueINIT_WORK(&ctx.work, work_func);return 0;
}

测试输出

[  580.742603] BUG: workqueue lockup - pool cpus=1 node=0 flags=0x0 nice=0 stuck for 73s!
[  529.474102] rcu: INFO: rcu_sched self-detected stall on CPU
[  529.474499] rcu:     1-....: (20464 ticks this GP) idle=fc6/1/0x4000000000000002 softirq=4407/4408 fqs=9074