Merge tag 'io_uring-5.11-2021-01-16' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / RCU / torture.rst
bloba9014771306292f305dc2b3df6f21f9846e85764
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
3 ==========================
4 RCU Torture Test Operation
5 ==========================
8 CONFIG_RCU_TORTURE_TEST
9 =======================
11 The CONFIG_RCU_TORTURE_TEST config option is available for all RCU
12 implementations.  It creates an rcutorture kernel module that can
13 be loaded to run a torture test.  The test periodically outputs
14 status messages via printk(), which can be examined via the dmesg
15 command (perhaps grepping for "torture").  The test is started
16 when the module is loaded, and stops when the module is unloaded.
18 Module parameters are prefixed by "rcutorture." in
19 Documentation/admin-guide/kernel-parameters.txt.
21 Output
22 ======
24 The statistics output is as follows::
26         rcu-torture:--- Start of test: nreaders=16 nfakewriters=4 stat_interval=30 verbose=0 test_no_idle_hz=1 shuffle_interval=3 stutter=5 irqreader=1 fqs_duration=0 fqs_holdoff=0 fqs_stutter=3 test_boost=1/0 test_boost_interval=7 test_boost_duration=4
27         rcu-torture: rtc:           (null) ver: 155441 tfle: 0 rta: 155441 rtaf: 8884 rtf: 155440 rtmbe: 0 rtbe: 0 rtbke: 0 rtbre: 0 rtbf: 0 rtb: 0 nt: 3055767
28         rcu-torture: Reader Pipe:  727860534 34213 0 0 0 0 0 0 0 0 0
29         rcu-torture: Reader Batch:  727877838 17003 0 0 0 0 0 0 0 0 0
30         rcu-torture: Free-Block Circulation:  155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 0
31         rcu-torture:--- End of test: SUCCESS: nreaders=16 nfakewriters=4 stat_interval=30 verbose=0 test_no_idle_hz=1 shuffle_interval=3 stutter=5 irqreader=1 fqs_duration=0 fqs_holdoff=0 fqs_stutter=3 test_boost=1/0 test_boost_interval=7 test_boost_duration=4
33 The command "dmesg | grep torture:" will extract this information on
34 most systems.  On more esoteric configurations, it may be necessary to
35 use other commands to access the output of the printk()s used by
36 the RCU torture test.  The printk()s use KERN_ALERT, so they should
37 be evident.  ;-)
39 The first and last lines show the rcutorture module parameters, and the
40 last line shows either "SUCCESS" or "FAILURE", based on rcutorture's
41 automatic determination as to whether RCU operated correctly.
43 The entries are as follows:
45 *       "rtc": The hexadecimal address of the structure currently visible
46         to readers.
48 *       "ver": The number of times since boot that the RCU writer task
49         has changed the structure visible to readers.
51 *       "tfle": If non-zero, indicates that the "torture freelist"
52         containing structures to be placed into the "rtc" area is empty.
53         This condition is important, since it can fool you into thinking
54         that RCU is working when it is not.  :-/
56 *       "rta": Number of structures allocated from the torture freelist.
58 *       "rtaf": Number of allocations from the torture freelist that have
59         failed due to the list being empty.  It is not unusual for this
60         to be non-zero, but it is bad for it to be a large fraction of
61         the value indicated by "rta".
63 *       "rtf": Number of frees into the torture freelist.
65 *       "rtmbe": A non-zero value indicates that rcutorture believes that
66         rcu_assign_pointer() and rcu_dereference() are not working
67         correctly.  This value should be zero.
69 *       "rtbe": A non-zero value indicates that one of the rcu_barrier()
70         family of functions is not working correctly.
72 *       "rtbke": rcutorture was unable to create the real-time kthreads
73         used to force RCU priority inversion.  This value should be zero.
75 *       "rtbre": Although rcutorture successfully created the kthreads
76         used to force RCU priority inversion, it was unable to set them
77         to the real-time priority level of 1.  This value should be zero.
79 *       "rtbf": The number of times that RCU priority boosting failed
80         to resolve RCU priority inversion.
82 *       "rtb": The number of times that rcutorture attempted to force
83         an RCU priority inversion condition.  If you are testing RCU
84         priority boosting via the "test_boost" module parameter, this
85         value should be non-zero.
87 *       "nt": The number of times rcutorture ran RCU read-side code from
88         within a timer handler.  This value should be non-zero only
89         if you specified the "irqreader" module parameter.
91 *       "Reader Pipe": Histogram of "ages" of structures seen by readers.
92         If any entries past the first two are non-zero, RCU is broken.
93         And rcutorture prints the error flag string "!!!" to make sure
94         you notice.  The age of a newly allocated structure is zero,
95         it becomes one when removed from reader visibility, and is
96         incremented once per grace period subsequently -- and is freed
97         after passing through (RCU_TORTURE_PIPE_LEN-2) grace periods.
99         The output displayed above was taken from a correctly working
100         RCU.  If you want to see what it looks like when broken, break
101         it yourself.  ;-)
103 *       "Reader Batch": Another histogram of "ages" of structures seen
104         by readers, but in terms of counter flips (or batches) rather
105         than in terms of grace periods.  The legal number of non-zero
106         entries is again two.  The reason for this separate view is that
107         it is sometimes easier to get the third entry to show up in the
108         "Reader Batch" list than in the "Reader Pipe" list.
110 *       "Free-Block Circulation": Shows the number of torture structures
111         that have reached a given point in the pipeline.  The first element
112         should closely correspond to the number of structures allocated,
113         the second to the number that have been removed from reader view,
114         and all but the last remaining to the corresponding number of
115         passes through a grace period.  The last entry should be zero,
116         as it is only incremented if a torture structure's counter
117         somehow gets incremented farther than it should.
119 Different implementations of RCU can provide implementation-specific
120 additional information.  For example, Tree SRCU provides the following
121 additional line::
123         srcud-torture: Tree SRCU per-CPU(idx=0): 0(35,-21) 1(-4,24) 2(1,1) 3(-26,20) 4(28,-47) 5(-9,4) 6(-10,14) 7(-14,11) T(1,6)
125 This line shows the per-CPU counter state, in this case for Tree SRCU
126 using a dynamically allocated srcu_struct (hence "srcud-" rather than
127 "srcu-").  The numbers in parentheses are the values of the "old" and
128 "current" counters for the corresponding CPU.  The "idx" value maps the
129 "old" and "current" values to the underlying array, and is useful for
130 debugging.  The final "T" entry contains the totals of the counters.
132 Usage on Specific Kernel Builds
133 ===============================
135 It is sometimes desirable to torture RCU on a specific kernel build,
136 for example, when preparing to put that kernel build into production.
137 In that case, the kernel should be built with CONFIG_RCU_TORTURE_TEST=m
138 so that the test can be started using modprobe and terminated using rmmod.
140 For example, the following script may be used to torture RCU::
142         #!/bin/sh
144         modprobe rcutorture
145         sleep 3600
146         rmmod rcutorture
147         dmesg | grep torture:
149 The output can be manually inspected for the error flag of "!!!".
150 One could of course create a more elaborate script that automatically
151 checked for such errors.  The "rmmod" command forces a "SUCCESS",
152 "FAILURE", or "RCU_HOTPLUG" indication to be printk()ed.  The first
153 two are self-explanatory, while the last indicates that while there
154 were no RCU failures, CPU-hotplug problems were detected.
157 Usage on Mainline Kernels
158 =========================
160 When using rcutorture to test changes to RCU itself, it is often
161 necessary to build a number of kernels in order to test that change
162 across a broad range of combinations of the relevant Kconfig options
163 and of the relevant kernel boot parameters.  In this situation, use
164 of modprobe and rmmod can be quite time-consuming and error-prone.
166 Therefore, the tools/testing/selftests/rcutorture/bin/kvm.sh
167 script is available for mainline testing for x86, arm64, and
168 powerpc.  By default, it will run the series of tests specified by
169 tools/testing/selftests/rcutorture/configs/rcu/CFLIST, with each test
170 running for 30 minutes within a guest OS using a minimal userspace
171 supplied by an automatically generated initrd.  After the tests are
172 complete, the resulting build products and console output are analyzed
173 for errors and the results of the runs are summarized.
175 On larger systems, rcutorture testing can be accelerated by passing the
176 --cpus argument to kvm.sh.  For example, on a 64-CPU system, "--cpus 43"
177 would use up to 43 CPUs to run tests concurrently, which as of v5.4 would
178 complete all the scenarios in two batches, reducing the time to complete
179 from about eight hours to about one hour (not counting the time to build
180 the sixteen kernels).  The "--dryrun sched" argument will not run tests,
181 but rather tell you how the tests would be scheduled into batches.  This
182 can be useful when working out how many CPUs to specify in the --cpus
183 argument.
185 Not all changes require that all scenarios be run.  For example, a change
186 to Tree SRCU might run only the SRCU-N and SRCU-P scenarios using the
187 --configs argument to kvm.sh as follows:  "--configs 'SRCU-N SRCU-P'".
188 Large systems can run multiple copies of of the full set of scenarios,
189 for example, a system with 448 hardware threads can run five instances
190 of the full set concurrently.  To make this happen::
192         kvm.sh --cpus 448 --configs '5*CFLIST'
194 Alternatively, such a system can run 56 concurrent instances of a single
195 eight-CPU scenario::
197         kvm.sh --cpus 448 --configs '56*TREE04'
199 Or 28 concurrent instances of each of two eight-CPU scenarios::
201         kvm.sh --cpus 448 --configs '28*TREE03 28*TREE04'
203 Of course, each concurrent instance will use memory, which can be
204 limited using the --memory argument, which defaults to 512M.  Small
205 values for memory may require disabling the callback-flooding tests
206 using the --bootargs parameter discussed below.
208 Sometimes additional debugging is useful, and in such cases the --kconfig
209 parameter to kvm.sh may be used, for example, ``--kconfig 'CONFIG_KASAN=y'``.
211 Kernel boot arguments can also be supplied, for example, to control
212 rcutorture's module parameters.  For example, to test a change to RCU's
213 CPU stall-warning code, use "--bootargs 'rcutorture.stall_cpu=30'".
214 This will of course result in the scripting reporting a failure, namely
215 the resuling RCU CPU stall warning.  As noted above, reducing memory may
216 require disabling rcutorture's callback-flooding tests::
218         kvm.sh --cpus 448 --configs '56*TREE04' --memory 128M \
219                 --bootargs 'rcutorture.fwd_progress=0'
221 Sometimes all that is needed is a full set of kernel builds.  This is
222 what the --buildonly argument does.
224 Finally, the --trust-make argument allows each kernel build to reuse what
225 it can from the previous kernel build.
227 There are additional more arcane arguments that are documented in the
228 source code of the kvm.sh script.
230 If a run contains failures, the number of buildtime and runtime failures
231 is listed at the end of the kvm.sh output, which you really should redirect
232 to a file.  The build products and console output of each run is kept in
233 tools/testing/selftests/rcutorture/res in timestamped directories.  A
234 given directory can be supplied to kvm-find-errors.sh in order to have
235 it cycle you through summaries of errors and full error logs.  For example::
237         tools/testing/selftests/rcutorture/bin/kvm-find-errors.sh \
238                 tools/testing/selftests/rcutorture/res/2020.01.20-15.54.23
240 However, it is often more convenient to access the files directly.
241 Files pertaining to all scenarios in a run reside in the top-level
242 directory (2020.01.20-15.54.23 in the example above), while per-scenario
243 files reside in a subdirectory named after the scenario (for example,
244 "TREE04").  If a given scenario ran more than once (as in "--configs
245 '56*TREE04'" above), the directories corresponding to the second and
246 subsequent runs of that scenario include a sequence number, for example,
247 "TREE04.2", "TREE04.3", and so on.
249 The most frequently used file in the top-level directory is testid.txt.
250 If the test ran in a git repository, then this file contains the commit
251 that was tested and any uncommitted changes in diff format.
253 The most frequently used files in each per-scenario-run directory are:
255 .config:
256         This file contains the Kconfig options.
258 Make.out:
259         This contains build output for a specific scenario.
261 console.log:
262         This contains the console output for a specific scenario.
263         This file may be examined once the kernel has booted, but
264         it might not exist if the build failed.
266 vmlinux:
267         This contains the kernel, which can be useful with tools like
268         objdump and gdb.
270 A number of additional files are available, but are less frequently used.
271 Many are intended for debugging of rcutorture itself or of its scripting.
273 As of v5.4, a successful run with the default set of scenarios produces
274 the following summary at the end of the run on a 12-CPU system::
276     SRCU-N ------- 804233 GPs (148.932/s) [srcu: g10008272 f0x0 ]
277     SRCU-P ------- 202320 GPs (37.4667/s) [srcud: g1809476 f0x0 ]
278     SRCU-t ------- 1122086 GPs (207.794/s) [srcu: g0 f0x0 ]
279     SRCU-u ------- 1111285 GPs (205.794/s) [srcud: g1 f0x0 ]
280     TASKS01 ------- 19666 GPs (3.64185/s) [tasks: g0 f0x0 ]
281     TASKS02 ------- 20541 GPs (3.80389/s) [tasks: g0 f0x0 ]
282     TASKS03 ------- 19416 GPs (3.59556/s) [tasks: g0 f0x0 ]
283     TINY01 ------- 836134 GPs (154.84/s) [rcu: g0 f0x0 ] n_max_cbs: 34198
284     TINY02 ------- 850371 GPs (157.476/s) [rcu: g0 f0x0 ] n_max_cbs: 2631
285     TREE01 ------- 162625 GPs (30.1157/s) [rcu: g1124169 f0x0 ]
286     TREE02 ------- 333003 GPs (61.6672/s) [rcu: g2647753 f0x0 ] n_max_cbs: 35844
287     TREE03 ------- 306623 GPs (56.782/s) [rcu: g2975325 f0x0 ] n_max_cbs: 1496497
288     CPU count limited from 16 to 12
289     TREE04 ------- 246149 GPs (45.5831/s) [rcu: g1695737 f0x0 ] n_max_cbs: 434961
290     TREE05 ------- 314603 GPs (58.2598/s) [rcu: g2257741 f0x2 ] n_max_cbs: 193997
291     TREE07 ------- 167347 GPs (30.9902/s) [rcu: g1079021 f0x0 ] n_max_cbs: 478732
292     CPU count limited from 16 to 12
293     TREE09 ------- 752238 GPs (139.303/s) [rcu: g13075057 f0x0 ] n_max_cbs: 99011