Add linux-next specific files for 20110421
[linux-2.6/next.git] / Documentation / RCU / trace.txt
blob5a704ffd0bbc409490eb5751500b2b80da5cf7f4
1 CONFIG_RCU_TRACE debugfs Files and Formats
4 The rcutree and rcutiny implementations of RCU provide debugfs trace
5 output that summarizes counters and state.  This information is useful for
6 debugging RCU itself, and can sometimes also help to debug abuses of RCU.
7 The following sections describe the debugfs files and formats, first
8 for rcutree and next for rcutiny.
11 CONFIG_TREE_RCU and CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU debugfs Files and Formats
13 These implementations of RCU provides five debugfs files under the
14 top-level directory RCU: rcu/rcudata (which displays fields in struct
15 rcu_data), rcu/rcudata.csv (which is a .csv spreadsheet version of
16 rcu/rcudata), rcu/rcugp (which displays grace-period counters),
17 rcu/rcuhier (which displays the struct rcu_node hierarchy), and
18 rcu/rcu_pending (which displays counts of the reasons that the
19 rcu_pending() function decided that there was core RCU work to do).
21 The output of "cat rcu/rcudata" looks as follows:
23 rcu_sched:
24   0 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=10951/1/0 df=1101 of=0 ri=36 ql=0 b=10
25   1 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=16117/1/0 df=1015 of=0 ri=0 ql=0 b=10
26   2 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=1445/1/0 df=1839 of=0 ri=0 ql=0 b=10
27   3 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=6681/1/0 df=1545 of=0 ri=0 ql=0 b=10
28   4 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=1003/1/0 df=1992 of=0 ri=0 ql=0 b=10
29   5 c=17829 g=17830 pq=1 pqc=17829 qp=1 dt=3887/1/0 df=3331 of=0 ri=4 ql=2 b=10
30   6 c=17829 g=17829 pq=1 pqc=17829 qp=0 dt=859/1/0 df=3224 of=0 ri=0 ql=0 b=10
31   7 c=17829 g=17830 pq=0 pqc=17829 qp=1 dt=3761/1/0 df=1818 of=0 ri=0 ql=2 b=10
32 rcu_bh:
33   0 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=10951/1/0 df=0 of=0 ri=0 ql=0 b=10
34   1 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=16117/1/0 df=13 of=0 ri=0 ql=0 b=10
35   2 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=1445/1/0 df=15 of=0 ri=0 ql=0 b=10
36   3 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=6681/1/0 df=9 of=0 ri=0 ql=0 b=10
37   4 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=1003/1/0 df=15 of=0 ri=0 ql=0 b=10
38   5 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=3887/1/0 df=15 of=0 ri=0 ql=0 b=10
39   6 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=859/1/0 df=15 of=0 ri=0 ql=0 b=10
40   7 c=-275 g=-275 pq=1 pqc=-275 qp=0 dt=3761/1/0 df=15 of=0 ri=0 ql=0 b=10
42 The first section lists the rcu_data structures for rcu_sched, the second
43 for rcu_bh.  Note that CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU kernels will have an
44 additional section for rcu_preempt.  Each section has one line per CPU,
45 or eight for this 8-CPU system.  The fields are as follows:
47 o       The number at the beginning of each line is the CPU number.
48         CPUs numbers followed by an exclamation mark are offline,
49         but have been online at least once since boot.  There will be
50         no output for CPUs that have never been online, which can be
51         a good thing in the surprisingly common case where NR_CPUS is
52         substantially larger than the number of actual CPUs.
54 o       "c" is the count of grace periods that this CPU believes have
55         completed.  CPUs in dynticks idle mode may lag quite a ways
56         behind, for example, CPU 4 under "rcu_sched" above, which has
57         slept through the past 25 RCU grace periods.  It is not unusual
58         to see CPUs lagging by thousands of grace periods.
60 o       "g" is the count of grace periods that this CPU believes have
61         started.  Again, CPUs in dynticks idle mode may lag behind.
62         If the "c" and "g" values are equal, this CPU has already
63         reported a quiescent state for the last RCU grace period that
64         it is aware of, otherwise, the CPU believes that it owes RCU a
65         quiescent state.
67 o       "pq" indicates that this CPU has passed through a quiescent state
68         for the current grace period.  It is possible for "pq" to be
69         "1" and "c" different than "g", which indicates that although
70         the CPU has passed through a quiescent state, either (1) this
71         CPU has not yet reported that fact, (2) some other CPU has not
72         yet reported for this grace period, or (3) both.
74 o       "pqc" indicates which grace period the last-observed quiescent
75         state for this CPU corresponds to.  This is important for handling
76         the race between CPU 0 reporting an extended dynticks-idle
77         quiescent state for CPU 1 and CPU 1 suddenly waking up and
78         reporting its own quiescent state.  If CPU 1 was the last CPU
79         for the current grace period, then the CPU that loses this race
80         will attempt to incorrectly mark CPU 1 as having checked in for
81         the next grace period!
83 o       "qp" indicates that RCU still expects a quiescent state from
84         this CPU.
86 o       "dt" is the current value of the dyntick counter that is incremented
87         when entering or leaving dynticks idle state, either by the
88         scheduler or by irq.  The number after the first "/" is the
89         interrupt nesting depth when in dyntick-idle state, or one
90         greater than the interrupt-nesting depth otherwise.  The number
91         after the second "/" is the NMI nesting depth.
93         This field is displayed only for CONFIG_NO_HZ kernels.
95 o       "df" is the number of times that some other CPU has forced a
96         quiescent state on behalf of this CPU due to this CPU being in
97         dynticks-idle state.
99         This field is displayed only for CONFIG_NO_HZ kernels.
101 o       "of" is the number of times that some other CPU has forced a
102         quiescent state on behalf of this CPU due to this CPU being
103         offline.  In a perfect world, this might neve happen, but it
104         turns out that offlining and onlining a CPU can take several grace
105         periods, and so there is likely to be an extended period of time
106         when RCU believes that the CPU is online when it really is not.
107         Please note that erring in the other direction (RCU believing a
108         CPU is offline when it is really alive and kicking) is a fatal
109         error, so it makes sense to err conservatively.
111 o       "ri" is the number of times that RCU has seen fit to send a
112         reschedule IPI to this CPU in order to get it to report a
113         quiescent state.
115 o       "ql" is the number of RCU callbacks currently residing on
116         this CPU.  This is the total number of callbacks, regardless
117         of what state they are in (new, waiting for grace period to
118         start, waiting for grace period to end, ready to invoke).
120 o       "b" is the batch limit for this CPU.  If more than this number
121         of RCU callbacks is ready to invoke, then the remainder will
122         be deferred.
124 o       "ci" is the number of RCU callbacks that have been invoked for
125         this CPU.  Note that ci+ql is the number of callbacks that have
126         been registered in absence of CPU-hotplug activity.
128 o       "co" is the number of RCU callbacks that have been orphaned due to
129         this CPU going offline.  These orphaned callbacks have been moved
130         to an arbitrarily chosen online CPU.
132 o       "ca" is the number of RCU callbacks that have been adopted due to
133         other CPUs going offline.  Note that ci+co-ca+ql is the number of
134         RCU callbacks registered on this CPU.
136 There is also an rcu/rcudata.csv file with the same information in
137 comma-separated-variable spreadsheet format.
140 The output of "cat rcu/rcugp" looks as follows:
142 rcu_sched: completed=33062  gpnum=33063
143 rcu_bh: completed=464  gpnum=464
145 Again, this output is for both "rcu_sched" and "rcu_bh".  Note that
146 kernels built with CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU will have an additional
147 "rcu_preempt" line.  The fields are taken from the rcu_state structure,
148 and are as follows:
150 o       "completed" is the number of grace periods that have completed.
151         It is comparable to the "c" field from rcu/rcudata in that a
152         CPU whose "c" field matches the value of "completed" is aware
153         that the corresponding RCU grace period has completed.
155 o       "gpnum" is the number of grace periods that have started.  It is
156         comparable to the "g" field from rcu/rcudata in that a CPU
157         whose "g" field matches the value of "gpnum" is aware that the
158         corresponding RCU grace period has started.
160         If these two fields are equal (as they are for "rcu_bh" above),
161         then there is no grace period in progress, in other words, RCU
162         is idle.  On the other hand, if the two fields differ (as they
163         do for "rcu_sched" above), then an RCU grace period is in progress.
166 The output of "cat rcu/rcuhier" looks as follows, with very long lines:
168 c=6902 g=6903 s=2 jfq=3 j=72c7 nfqs=13142/nfqsng=0(13142) fqlh=6
169 1/1 ..>. 0:127 ^0
170 3/3 ..>. 0:35 ^0    0/0 ..>. 36:71 ^1    0/0 ..>. 72:107 ^2    0/0 ..>. 108:127 ^3
171 3/3f ..>. 0:5 ^0    2/3 ..>. 6:11 ^1    0/0 ..>. 12:17 ^2    0/0 ..>. 18:23 ^3    0/0 ..>. 24:29 ^4    0/0 ..>. 30:35 ^5    0/0 ..>. 36:41 ^0    0/0 ..>. 42:47 ^1    0/0 ..>. 48:53 ^2    0/0 ..>. 54:59 ^3    0/0 ..>. 60:65 ^4    0/0 ..>. 66:71 ^5    0/0 ..>. 72:77 ^0    0/0 ..>. 78:83 ^1    0/0 ..>. 84:89 ^2    0/0 ..>. 90:95 ^3    0/0 ..>. 96:101 ^4    0/0 ..>. 102:107 ^5    0/0 ..>. 108:113 ^0    0/0 ..>. 114:119 ^1    0/0 ..>. 120:125 ^2    0/0 ..>. 126:127 ^3
172 rcu_bh:
173 c=-226 g=-226 s=1 jfq=-5701 j=72c7 nfqs=88/nfqsng=0(88) fqlh=0
174 0/1 ..>. 0:127 ^0
175 0/3 ..>. 0:35 ^0    0/0 ..>. 36:71 ^1    0/0 ..>. 72:107 ^2    0/0 ..>. 108:127 ^3
176 0/3f ..>. 0:5 ^0    0/3 ..>. 6:11 ^1    0/0 ..>. 12:17 ^2    0/0 ..>. 18:23 ^3    0/0 ..>. 24:29 ^4    0/0 ..>. 30:35 ^5    0/0 ..>. 36:41 ^0    0/0 ..>. 42:47 ^1    0/0 ..>. 48:53 ^2    0/0 ..>. 54:59 ^3    0/0 ..>. 60:65 ^4    0/0 ..>. 66:71 ^5    0/0 ..>. 72:77 ^0    0/0 ..>. 78:83 ^1    0/0 ..>. 84:89 ^2    0/0 ..>. 90:95 ^3    0/0 ..>. 96:101 ^4    0/0 ..>. 102:107 ^5    0/0 ..>. 108:113 ^0    0/0 ..>. 114:119 ^1    0/0 ..>. 120:125 ^2    0/0 ..>. 126:127 ^3
178 This is once again split into "rcu_sched" and "rcu_bh" portions,
179 and CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU kernels will again have an additional
180 "rcu_preempt" section.  The fields are as follows:
182 o       "c" is exactly the same as "completed" under rcu/rcugp.
184 o       "g" is exactly the same as "gpnum" under rcu/rcugp.
186 o       "s" is the "signaled" state that drives force_quiescent_state()'s
187         state machine.
189 o       "jfq" is the number of jiffies remaining for this grace period
190         before force_quiescent_state() is invoked to help push things
191         along.  Note that CPUs in dyntick-idle mode throughout the grace
192         period will not report on their own, but rather must be check by
193         some other CPU via force_quiescent_state().
195 o       "j" is the low-order four hex digits of the jiffies counter.
196         Yes, Paul did run into a number of problems that turned out to
197         be due to the jiffies counter no longer counting.  Why do you ask?
199 o       "nfqs" is the number of calls to force_quiescent_state() since
200         boot.
202 o       "nfqsng" is the number of useless calls to force_quiescent_state(),
203         where there wasn't actually a grace period active.  This can
204         happen due to races.  The number in parentheses is the difference
205         between "nfqs" and "nfqsng", or the number of times that
206         force_quiescent_state() actually did some real work.
208 o       "fqlh" is the number of calls to force_quiescent_state() that
209         exited immediately (without even being counted in nfqs above)
210         due to contention on ->fqslock.
212 o       Each element of the form "1/1 0:127 ^0" represents one struct
213         rcu_node.  Each line represents one level of the hierarchy, from
214         root to leaves.  It is best to think of the rcu_data structures
215         as forming yet another level after the leaves.  Note that there
216         might be either one, two, or three levels of rcu_node structures,
217         depending on the relationship between CONFIG_RCU_FANOUT and
218         CONFIG_NR_CPUS.
220         o       The numbers separated by the "/" are the qsmask followed
221                 by the qsmaskinit.  The qsmask will have one bit
222                 set for each entity in the next lower level that
223                 has not yet checked in for the current grace period.
224                 The qsmaskinit will have one bit for each entity that is
225                 currently expected to check in during each grace period.
226                 The value of qsmaskinit is assigned to that of qsmask
227                 at the beginning of each grace period.
229                 For example, for "rcu_sched", the qsmask of the first
230                 entry of the lowest level is 0x14, meaning that we
231                 are still waiting for CPUs 2 and 4 to check in for the
232                 current grace period.
234         o       The characters separated by the ">" indicate the state
235                 of the blocked-tasks lists.  A "G" preceding the ">"
236                 indicates that at least one task blocked in an RCU
237                 read-side critical section blocks the current grace
238                 period, while a "E" preceding the ">" indicates that
239                 at least one task blocked in an RCU read-side critical
240                 section blocks the current expedited grace period.
241                 A "T" character following the ">" indicates that at
242                 least one task is blocked within an RCU read-side
243                 critical section, regardless of whether any current
244                 grace period (expedited or normal) is inconvenienced.
245                 A "." character appears if the corresponding condition
246                 does not hold, so that "..>." indicates that no tasks
247                 are blocked.  In contrast, "GE>T" indicates maximal
248                 inconvenience from blocked tasks.
250         o       The numbers separated by the ":" are the range of CPUs
251                 served by this struct rcu_node.  This can be helpful
252                 in working out how the hierarchy is wired together.
254                 For example, the first entry at the lowest level shows
255                 "0:5", indicating that it covers CPUs 0 through 5.
257         o       The number after the "^" indicates the bit in the
258                 next higher level rcu_node structure that this
259                 rcu_node structure corresponds to.
261                 For example, the first entry at the lowest level shows
262                 "^0", indicating that it corresponds to bit zero in
263                 the first entry at the middle level.
266 The output of "cat rcu/rcu_pending" looks as follows:
268 rcu_sched:
269   0 np=255892 qsp=53936 rpq=85 cbr=0 cng=14417 gpc=10033 gps=24320 nf=6445 nn=146741
270   1 np=261224 qsp=54638 rpq=33 cbr=0 cng=25723 gpc=16310 gps=2849 nf=5912 nn=155792
271   2 np=237496 qsp=49664 rpq=23 cbr=0 cng=2762 gpc=45478 gps=1762 nf=1201 nn=136629
272   3 np=236249 qsp=48766 rpq=98 cbr=0 cng=286 gpc=48049 gps=1218 nf=207 nn=137723
273   4 np=221310 qsp=46850 rpq=7 cbr=0 cng=26 gpc=43161 gps=4634 nf=3529 nn=123110
274   5 np=237332 qsp=48449 rpq=9 cbr=0 cng=54 gpc=47920 gps=3252 nf=201 nn=137456
275   6 np=219995 qsp=46718 rpq=12 cbr=0 cng=50 gpc=42098 gps=6093 nf=4202 nn=120834
276   7 np=249893 qsp=49390 rpq=42 cbr=0 cng=72 gpc=38400 gps=17102 nf=41 nn=144888
277 rcu_bh:
278   0 np=146741 qsp=1419 rpq=6 cbr=0 cng=6 gpc=0 gps=0 nf=2 nn=145314
279   1 np=155792 qsp=12597 rpq=3 cbr=0 cng=0 gpc=4 gps=8 nf=3 nn=143180
280   2 np=136629 qsp=18680 rpq=1 cbr=0 cng=0 gpc=7 gps=6 nf=0 nn=117936
281   3 np=137723 qsp=2843 rpq=0 cbr=0 cng=0 gpc=10 gps=7 nf=0 nn=134863
282   4 np=123110 qsp=12433 rpq=0 cbr=0 cng=0 gpc=4 gps=2 nf=0 nn=110671
283   5 np=137456 qsp=4210 rpq=1 cbr=0 cng=0 gpc=6 gps=5 nf=0 nn=133235
284   6 np=120834 qsp=9902 rpq=2 cbr=0 cng=0 gpc=6 gps=3 nf=2 nn=110921
285   7 np=144888 qsp=26336 rpq=0 cbr=0 cng=0 gpc=8 gps=2 nf=0 nn=118542
287 As always, this is once again split into "rcu_sched" and "rcu_bh"
288 portions, with CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU kernels having an additional
289 "rcu_preempt" section.  The fields are as follows:
291 o       "np" is the number of times that __rcu_pending() has been invoked
292         for the corresponding flavor of RCU.
294 o       "qsp" is the number of times that the RCU was waiting for a
295         quiescent state from this CPU.
297 o       "rpq" is the number of times that the CPU had passed through
298         a quiescent state, but not yet reported it to RCU.
300 o       "cbr" is the number of times that this CPU had RCU callbacks
301         that had passed through a grace period, and were thus ready
302         to be invoked.
304 o       "cng" is the number of times that this CPU needed another
305         grace period while RCU was idle.
307 o       "gpc" is the number of times that an old grace period had
308         completed, but this CPU was not yet aware of it.
310 o       "gps" is the number of times that a new grace period had started,
311         but this CPU was not yet aware of it.
313 o       "nf" is the number of times that this CPU suspected that the
314         current grace period had run for too long, and thus needed to
315         be forced.
317         Please note that "forcing" consists of sending resched IPIs
318         to holdout CPUs.  If that CPU really still is in an old RCU
319         read-side critical section, then we really do have to wait for it.
320         The assumption behing "forcing" is that the CPU is not still in
321         an old RCU read-side critical section, but has not yet responded
322         for some other reason.
324 o       "nn" is the number of times that this CPU needed nothing.  Alert
325         readers will note that the rcu "nn" number for a given CPU very
326         closely matches the rcu_bh "np" number for that same CPU.  This
327         is due to short-circuit evaluation in rcu_pending().
330 CONFIG_TINY_RCU and CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU debugfs Files and Formats
332 These implementations of RCU provides a single debugfs file under the
333 top-level directory RCU, namely rcu/rcudata, which displays fields in
334 rcu_bh_ctrlblk, rcu_sched_ctrlblk and, for CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU,
335 rcu_preempt_ctrlblk.
337 The output of "cat rcu/rcudata" is as follows:
339 rcu_preempt: qlen=24 gp=1097669 g197/p197/c197 tasks=...
340              ttb=. btg=no ntb=184 neb=0 nnb=183 j=01f7 bt=0274
341              normal balk: nt=1097669 gt=0 bt=371 b=0 ny=25073378 nos=0
342              exp balk: bt=0 nos=0
343 rcu_sched: qlen: 0
344 rcu_bh: qlen: 0
346 This is split into rcu_preempt, rcu_sched, and rcu_bh sections, with the
347 rcu_preempt section appearing only in CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU builds.
348 The last three lines of the rcu_preempt section appear only in
349 CONFIG_RCU_BOOST kernel builds.  The fields are as follows:
351 o       "qlen" is the number of RCU callbacks currently waiting either
352         for an RCU grace period or waiting to be invoked.  This is the
353         only field present for rcu_sched and rcu_bh, due to the
354         short-circuiting of grace period in those two cases.
356 o       "gp" is the number of grace periods that have completed.
358 o       "g197/p197/c197" displays the grace-period state, with the
359         "g" number being the number of grace periods that have started
360         (mod 256), the "p" number being the number of grace periods
361         that the CPU has responded to (also mod 256), and the "c"
362         number being the number of grace periods that have completed
363         (once again mode 256).
365         Why have both "gp" and "g"?  Because the data flowing into
366         "gp" is only present in a CONFIG_RCU_TRACE kernel.
368 o       "tasks" is a set of bits.  The first bit is "T" if there are
369         currently tasks that have recently blocked within an RCU
370         read-side critical section, the second bit is "N" if any of the
371         aforementioned tasks are blocking the current RCU grace period,
372         and the third bit is "E" if any of the aforementioned tasks are
373         blocking the current expedited grace period.  Each bit is "."
374         if the corresponding condition does not hold.
376 o       "ttb" is a single bit.  It is "B" if any of the blocked tasks
377         need to be priority boosted and "." otherwise.
379 o       "btg" indicates whether boosting has been carried out during
380         the current grace period, with "exp" indicating that boosting
381         is in progress for an expedited grace period, "no" indicating
382         that boosting has not yet started for a normal grace period,
383         "begun" indicating that boosting has bebug for a normal grace
384         period, and "done" indicating that boosting has completed for
385         a normal grace period.
387 o       "ntb" is the total number of tasks subjected to RCU priority boosting
388         periods since boot.
390 o       "neb" is the number of expedited grace periods that have had
391         to resort to RCU priority boosting since boot.
393 o       "nnb" is the number of normal grace periods that have had
394         to resort to RCU priority boosting since boot.
396 o       "j" is the low-order 12 bits of the jiffies counter in hexadecimal.
398 o       "bt" is the low-order 12 bits of the value that the jiffies counter
399         will have at the next time that boosting is scheduled to begin.
401 o       In the line beginning with "normal balk", the fields are as follows:
403         o       "nt" is the number of times that the system balked from
404                 boosting because there were no blocked tasks to boost.
405                 Note that the system will balk from boosting even if the
406                 grace period is overdue when the currently running task
407                 is looping within an RCU read-side critical section.
408                 There is no point in boosting in this case, because
409                 boosting a running task won't make it run any faster.
411         o       "gt" is the number of times that the system balked
412                 from boosting because, although there were blocked tasks,
413                 none of them were preventing the current grace period
414                 from completing.
416         o       "bt" is the number of times that the system balked
417                 from boosting because boosting was already in progress.
419         o       "b" is the number of times that the system balked from
420                 boosting because boosting had already completed for
421                 the grace period in question.
423         o       "ny" is the number of times that the system balked from
424                 boosting because it was not yet time to start boosting
425                 the grace period in question.
427         o       "nos" is the number of times that the system balked from
428                 boosting for inexplicable ("not otherwise specified")
429                 reasons.  This can actually happen due to races involving
430                 increments of the jiffies counter.
432 o       In the line beginning with "exp balk", the fields are as follows:
434         o       "bt" is the number of times that the system balked from
435                 boosting because there were no blocked tasks to boost.
437         o       "nos" is the number of times that the system balked from
438                  boosting for inexplicable ("not otherwise specified")
439                  reasons.