Softlockup分析
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在Linux环境机器上面进行测试的时候，经常会报softlockup的问题，而导致系统panic。Softlockup是内核中进行死锁检查的一种机制，在2.6.X内核中是在softlockup.c的文件中实现，在新的3.X内核中是在watchdog.c文件中实现的。
Softlockup是用来检测内核长时间不发生调度的情况，它的工作原理是在内核中启动一个优先级为MAX_RT_PRIO – 1的FIFO进程，在此进程里面会刷新时间戳。如果此时间戳超过设定的时间阈值没有更新，则会报softlockup错误。
下面结合代码来分析softlockup的实现。系统启动会调用
lockup_detector_init函数
àwatchdog_enable_all_cpus函数
watchdog_enable_all_cpus函数会在每个cpu上都创建一个watchdog_threads内核线程。
| static struct smp_hotplug_threadwatchdog_threads ={ .store = &softlockup_watchdog, .thread_should_run = watchdog_should_run, .thread_fn = watchdog, .thread_comm = "watchdog/%u", .setup = watchdog_enable, .cleanup = watchdog_cleanup, .park = watchdog_disable, .unpark = watchdog_enable, }; |
此内核线程的名字为watchdog/%u，对应与每个CPU就是watchdog0、watchdog1等，线程函数为watchdog。在创建线程的时候会调用watchdog_enable函数：
| static void watchdog_enable(unsigned intcpu) { struct hrtimer*hrtimer = &__raw_get_cpu_var(watchdog_hrtimer);
hrtimer_init(hrtimer,CLOCK_MONOTONIC,HRTIMER_MODE_REL); hrtimer->function = watchdog_timer_fn;
hrtimer_start(hrtimer,ns_to_ktime(sample_period), HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
watchdog_set_prio(SCHED_FIFO,MAX_RT_PRIO - 1); __touch_watchdog(); } |
首先获取当前CPU的per cpu变量watchdog_hrtimer，启动一个hrtimer，此hrtimer的处理函数为watchdog_timer_fn，并在随后启动此hrtimer。
然后调用函数设置进程的调度策略和优先级，此内核线程为实时的FIFO线程，优先级为MAX_RT_PRIO- 1，优先级最高了，这样就能够在进程被唤醒的时候能够强制其它优先级低的线程\进程了。
最后在__touch_watchdog函数中刷新时间戳PER CPU变量watchdog_touch_ts。
watchdog/%u的线程函数watchdog主要工作就是调用__touch_watchdog函数来刷新时间戳。此线程函数是在watchdog_timer_fn中唤醒的。
下面分析下hrtimer的处理函数watchdog_timer_fn：
| static enum hrtimer_restartwatchdog_timer_fn(struct hrtimer *hrtimer) { unsigned long touch_ts =__this_cpu_read(watchdog_touch_ts); int softlockup_all_cpu_backtrace =sysctl_softlockup_all_cpu_backtrace;
wake_up_process(__this_cpu_read(softlockup_watchdog)); hrtimer_forward_now(hrtimer,ns_to_ktime(sample_period));
if (touch_ts== 0) { if (unlikely(__this_cpu_read(softlockup_touch_sync))) { __this_cpu_write(softlockup_touch_sync, false); sched_clock_tick(); } __touch_watchdog(); return HRTIMER_RESTART; } |
下面分析下hrtimer的处理函数watchdog_timer_fn：
首先读取per CPU变量watchdog_touch_ts赋值给touch_ts，表示上一次刷新的时间戳。sysctl_softlockup_all_cpu_backtrace变量由用户通过sysctl命令改写或者接口/proc/sys/kernel/softlockup_all_cpu_backtrace来设置。
然后调用wake_up_process函数唤醒此cpu上的watchdog线程，如果watchdog线程被唤醒就会去刷新时间戳。如果系统关了抢占，此watchdog线程不会被唤醒，这样时间戳就不会更新。
hrtimer_forward_now函数会将此hrtimer的下次到期时间设置为从现在开始的sample_period纳秒之后。
如果touch_ts为0，表示第一次hrtimer到期，直接刷新时间戳，并重新启动此定时器。
| duration =is_softlockup(touch_ts); if (unlikely(duration)) { if (__this_cpu_read(soft_watchdog_warn)== true) return HRTIMER_RESTART; if (softlockup_all_cpu_backtrace) { if (test_and_set_bit(0,&soft_lockup_nmi_warn)) { __this_cpu_write(soft_watchdog_warn, true); return HRTIMER_RESTART; } } |
is_softlockup函数会判断当前时间与上次刷新时间touch_ts的差值，如果差值大于设定的阈值，就返回差值即变量duration，否则返回0。
如果duration不为0，则表示内核有超过设定的阈值时间没有发生调度。
| 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); if (regs) show_regs(regs); else dump_stack(); if (softlockup_all_cpu_backtrace) { trigger_allbutself_cpu_backtrace(); clear_bit(0,&soft_lockup_nmi_warn); smp_mb__after_atomic(); }
if (softlockup_panic) panic("softlockup: hung tasks"); __this_cpu_write(soft_watchdog_warn, true); } else __this_cpu_write(soft_watchdog_warn, false); |
上面的代码打印出softlockup信息，包括模块信息、寄存器信息、堆栈信息等。如果变量softlockup_all_cpu_backtrace有设置，还会给其它的CPU发生IPI中断，触发softlockup信息。
变量softlockup_panic可以通过sysctl和proc接口设置，在使能的情况下，系统会panic。
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