Linux Watchdog/看门狗

Watchdog timer（看门狗定时器）是一种电子计时器，其用于检测和恢复计算机故障。在正常操作期间，计算机定期重置看门狗定时器以防止它“超时”。如果由于硬件故障或程序错误，计算机无法重置看门狗，定时器将生成超时信号，复位和重启计算机。
Watchdog timer通常出现在嵌入式系统或设备中，在这些设备中，人们无法轻易访问设备或无法及时对故障作出反应。在这样的系统中，如果计算机挂起，计算机就不能依赖于人来调用重启; 它必须靠Watchdog timer来复位。

简单Watchdog

微控制器通常包括一个集成的片上看门狗。在其他计算机中，看门狗可以驻留在直接连接到CPU的附近芯片中，看门狗和CPU可以共享公共时钟信号，如下面的框图所示，或者它们可以具有独立的时钟信号。

Linux Watchdog daemon

通常通过写入看门狗控制端口来完成重启看门狗定时器的操作，通常称为“踢”看门狗或者“喂狗”。在Linux操作系统中，用户空间程序通过与看门狗设备驱动程序交互来启动监视程序。
watchdog是这样一个守护进程：它打开/dev/watchdog，并且经常写入它以使内核不能重置，至少每分钟一次。每次写入都会延迟重启时间。一段时间不活动后，看门狗硬件将导致复位。该守护进程对应的程序是/usr/sbin/watchdog。
watchdog守护程序的配置文件是/etc/watchdog.conf，一个典型的配置文件如下

test-binary     = /usr/bin/test.sh
watchdog-device = /dev/watchdog0
realtime        = yes
priority        = 1

这些选项分别表示：

选项	说明
`test-binary`	执行给定的二进制文件以执行一些用户定义的测试
`watchdog-device`	设置监视程序设备名称
`realtime`	如果设置为`yes`，看门狗将自己锁定到内存中，因此永远不会被换出
`priority`	设置实时模式的计划优先级

Watchdog设备驱动配置

首先配置watchdog_device结构体，默认timeout是1秒，因为该watchdog设备如果超过1.6秒没有被“喂”，就会复位整个嵌入式设备：

static struct watchdog_device test_wdt_dev = {.groups = test_wdt_groups,.info = &test_wdt_info,.ops = &test_wdt_ops,                                                                                                                                         .min_timeout = 1,.max_timeout = 2,.timeout = 1,
};

接着配置watchdog_ops结构体，这里的ping就是每隔1秒会执行的函数：

static const struct watchdog_ops test_wdt_ops = {                                                                                                                 .owner = THIS_MODULE,.start = test_wdt_start,.stop = test_wdt_stop,.ping  = test_wdt_ping,
};

下面就是ping，start，stop函数的实现：

static inline void test_wdt_enable(bool enable)
{if (enable)gpio_direction_output(GPIO_WD_EN, WD_EN_ACTIVE);elsegpio_direction_output(GPIO_WD_EN, !WD_EN_ACTIVE);
}static int test_wdt_start(struct watchdog_device *wdog)
{test_wdt_enable(true);return 0;
}static int test_wdt_stop(struct watchdog_device *wdog)
{test_wdt_enable(false);return 0;
}static void test_wdt_ping(void)
{gpio_direction_output(GPIO_WD_IN, 0);udelay(20);gpio_direction_output(GPIO_WD_IN, 1);udelay(20);
}

在驱动初始化函数里面注册这个watchdog设备：

static int __init test_wdt_init(void)
{int err = 0;watchdog_set_nowayout(&test_wdt_dev, true);watchdog_stop_on_reboot(&test_wdt_dev);err = watchdog_register_device(&test_wdt_dev);if (err) {pr_err("Failed to register watchdog device\n");return err;}return 0;
}
module_init(test_wdt_init);

测试Watchdog设备的复位功能

首先把test_watchdog驱动编译成模块形式：

CONFIG_TEST_WATCHDOG=m

进入系统后在/etc/init.d/test_watchdog脚本里面自动执行如下两个命令，加载驱动和启动守护进程：

#!/bin/sh/sbin/modprobe test_watchdog
/usr/sbin/watchdog

这时候watchdog设备已经正常工作，并且watchdog守护进程会每隔1秒喂它（调用test_wdt_ping()），以防止嵌入式设备被复位。如果我们kill该守护进程，内核就会停止调用test_wdt_ping()喂狗，整个设备就会在1.6秒内被该watchdog复位：

$ killall -9 watchdog