Merge branch 'clockevents/4.21' of http://git.linaro.org/people/daniel.lezcano/linux...
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / RCU / stallwarn.txt
blob491043fd976f8bee845b555cdc2494d9c3d5ca16
1 Using RCU's CPU Stall Detector
3 This document first discusses what sorts of issues RCU's CPU stall
4 detector can locate, and then discusses kernel parameters and Kconfig
5 options that can be used to fine-tune the detector's operation.  Finally,
6 this document explains the stall detector's "splat" format.
9 What Causes RCU CPU Stall Warnings?
11 So your kernel printed an RCU CPU stall warning.  The next question is
12 "What caused it?"  The following problems can result in RCU CPU stall
13 warnings:
15 o       A CPU looping in an RCU read-side critical section.
17 o       A CPU looping with interrupts disabled.
19 o       A CPU looping with preemption disabled.
21 o       A CPU looping with bottom halves disabled.
23 o       For !CONFIG_PREEMPT kernels, a CPU looping anywhere in the kernel
24         without invoking schedule().  If the looping in the kernel is
25         really expected and desirable behavior, you might need to add
26         some calls to cond_resched().
28 o       Booting Linux using a console connection that is too slow to
29         keep up with the boot-time console-message rate.  For example,
30         a 115Kbaud serial console can be -way- too slow to keep up
31         with boot-time message rates, and will frequently result in
32         RCU CPU stall warning messages.  Especially if you have added
33         debug printk()s.
35 o       Anything that prevents RCU's grace-period kthreads from running.
36         This can result in the "All QSes seen" console-log message.
37         This message will include information on when the kthread last
38         ran and how often it should be expected to run.  It can also
39         result in the "rcu_.*kthread starved for" console-log message,
40         which will include additional debugging information.
42 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT kernel, which might
43         happen to preempt a low-priority task in the middle of an RCU
44         read-side critical section.   This is especially damaging if
45         that low-priority task is not permitted to run on any other CPU,
46         in which case the next RCU grace period can never complete, which
47         will eventually cause the system to run out of memory and hang.
48         While the system is in the process of running itself out of
49         memory, you might see stall-warning messages.
51 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT_RT kernel that
52         is running at a higher priority than the RCU softirq threads.
53         This will prevent RCU callbacks from ever being invoked,
54         and in a CONFIG_PREEMPT_RCU kernel will further prevent
55         RCU grace periods from ever completing.  Either way, the
56         system will eventually run out of memory and hang.  In the
57         CONFIG_PREEMPT_RCU case, you might see stall-warning
58         messages.
60 o       A periodic interrupt whose handler takes longer than the time
61         interval between successive pairs of interrupts.  This can
62         prevent RCU's kthreads and softirq handlers from running.
63         Note that certain high-overhead debugging options, for example
64         the function_graph tracer, can result in interrupt handler taking
65         considerably longer than normal, which can in turn result in
66         RCU CPU stall warnings.
68 o       Testing a workload on a fast system, tuning the stall-warning
69         timeout down to just barely avoid RCU CPU stall warnings, and then
70         running the same workload with the same stall-warning timeout on a
71         slow system.  Note that thermal throttling and on-demand governors
72         can cause a single system to be sometimes fast and sometimes slow!
74 o       A hardware or software issue shuts off the scheduler-clock
75         interrupt on a CPU that is not in dyntick-idle mode.  This
76         problem really has happened, and seems to be most likely to
77         result in RCU CPU stall warnings for CONFIG_NO_HZ_COMMON=n kernels.
79 o       A bug in the RCU implementation.
81 o       A hardware failure.  This is quite unlikely, but has occurred
82         at least once in real life.  A CPU failed in a running system,
83         becoming unresponsive, but not causing an immediate crash.
84         This resulted in a series of RCU CPU stall warnings, eventually
85         leading the realization that the CPU had failed.
87 The RCU, RCU-sched, and RCU-tasks implementations have CPU stall warning.
88 Note that SRCU does -not- have CPU stall warnings.  Please note that
89 RCU only detects CPU stalls when there is a grace period in progress.
90 No grace period, no CPU stall warnings.
92 To diagnose the cause of the stall, inspect the stack traces.
93 The offending function will usually be near the top of the stack.
94 If you have a series of stall warnings from a single extended stall,
95 comparing the stack traces can often help determine where the stall
96 is occurring, which will usually be in the function nearest the top of
97 that portion of the stack which remains the same from trace to trace.
98 If you can reliably trigger the stall, ftrace can be quite helpful.
100 RCU bugs can often be debugged with the help of CONFIG_RCU_TRACE
101 and with RCU's event tracing.  For information on RCU's event tracing,
102 see include/trace/events/rcu.h.
105 Fine-Tuning the RCU CPU Stall Detector
107 The rcuupdate.rcu_cpu_stall_suppress module parameter disables RCU's
108 CPU stall detector, which detects conditions that unduly delay RCU grace
109 periods.  This module parameter enables CPU stall detection by default,
110 but may be overridden via boot-time parameter or at runtime via sysfs.
111 The stall detector's idea of what constitutes "unduly delayed" is
112 controlled by a set of kernel configuration variables and cpp macros:
114 CONFIG_RCU_CPU_STALL_TIMEOUT
116         This kernel configuration parameter defines the period of time
117         that RCU will wait from the beginning of a grace period until it
118         issues an RCU CPU stall warning.  This time period is normally
119         21 seconds.
121         This configuration parameter may be changed at runtime via the
122         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_timeout, however
123         this parameter is checked only at the beginning of a cycle.
124         So if you are 10 seconds into a 40-second stall, setting this
125         sysfs parameter to (say) five will shorten the timeout for the
126         -next- stall, or the following warning for the current stall
127         (assuming the stall lasts long enough).  It will not affect the
128         timing of the next warning for the current stall.
130         Stall-warning messages may be enabled and disabled completely via
131         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_suppress.
133 RCU_STALL_DELAY_DELTA
135         Although the lockdep facility is extremely useful, it does add
136         some overhead.  Therefore, under CONFIG_PROVE_RCU, the
137         RCU_STALL_DELAY_DELTA macro allows five extra seconds before
138         giving an RCU CPU stall warning message.  (This is a cpp
139         macro, not a kernel configuration parameter.)
141 RCU_STALL_RAT_DELAY
143         The CPU stall detector tries to make the offending CPU print its
144         own warnings, as this often gives better-quality stack traces.
145         However, if the offending CPU does not detect its own stall in
146         the number of jiffies specified by RCU_STALL_RAT_DELAY, then
147         some other CPU will complain.  This delay is normally set to
148         two jiffies.  (This is a cpp macro, not a kernel configuration
149         parameter.)
151 rcupdate.rcu_task_stall_timeout
153         This boot/sysfs parameter controls the RCU-tasks stall warning
154         interval.  A value of zero or less suppresses RCU-tasks stall
155         warnings.  A positive value sets the stall-warning interval
156         in jiffies.  An RCU-tasks stall warning starts with the line:
158                 INFO: rcu_tasks detected stalls on tasks:
160         And continues with the output of sched_show_task() for each
161         task stalling the current RCU-tasks grace period.
164 Interpreting RCU's CPU Stall-Detector "Splats"
166 For non-RCU-tasks flavors of RCU, when a CPU detects that it is stalling,
167 it will print a message similar to the following:
169         INFO: rcu_sched detected stalls on CPUs/tasks:
170         2-...: (3 GPs behind) idle=06c/0/0 softirq=1453/1455 fqs=0
171         16-...: (0 ticks this GP) idle=81c/0/0 softirq=764/764 fqs=0
172         (detected by 32, t=2603 jiffies, g=7075, q=625)
174 This message indicates that CPU 32 detected that CPUs 2 and 16 were both
175 causing stalls, and that the stall was affecting RCU-sched.  This message
176 will normally be followed by stack dumps for each CPU.  Please note that
177 PREEMPT_RCU builds can be stalled by tasks as well as by CPUs, and that
178 the tasks will be indicated by PID, for example, "P3421".  It is even
179 possible for a rcu_preempt_state stall to be caused by both CPUs -and-
180 tasks, in which case the offending CPUs and tasks will all be called
181 out in the list.
183 CPU 2's "(3 GPs behind)" indicates that this CPU has not interacted with
184 the RCU core for the past three grace periods.  In contrast, CPU 16's "(0
185 ticks this GP)" indicates that this CPU has not taken any scheduling-clock
186 interrupts during the current stalled grace period.
188 The "idle=" portion of the message prints the dyntick-idle state.
189 The hex number before the first "/" is the low-order 12 bits of the
190 dynticks counter, which will have an even-numbered value if the CPU
191 is in dyntick-idle mode and an odd-numbered value otherwise.  The hex
192 number between the two "/"s is the value of the nesting, which will be
193 a small non-negative number if in the idle loop (as shown above) and a
194 very large positive number otherwise.
196 The "softirq=" portion of the message tracks the number of RCU softirq
197 handlers that the stalled CPU has executed.  The number before the "/"
198 is the number that had executed since boot at the time that this CPU
199 last noted the beginning of a grace period, which might be the current
200 (stalled) grace period, or it might be some earlier grace period (for
201 example, if the CPU might have been in dyntick-idle mode for an extended
202 time period.  The number after the "/" is the number that have executed
203 since boot until the current time.  If this latter number stays constant
204 across repeated stall-warning messages, it is possible that RCU's softirq
205 handlers are no longer able to execute on this CPU.  This can happen if
206 the stalled CPU is spinning with interrupts are disabled, or, in -rt
207 kernels, if a high-priority process is starving RCU's softirq handler.
209 The "fps=" shows the number of force-quiescent-state idle/offline
210 detection passes that the grace-period kthread has made across this
211 CPU since the last time that this CPU noted the beginning of a grace
212 period.
214 The "detected by" line indicates which CPU detected the stall (in this
215 case, CPU 32), how many jiffies have elapsed since the start of the grace
216 period (in this case 2603), the grace-period sequence number (7075), and
217 an estimate of the total number of RCU callbacks queued across all CPUs
218 (625 in this case).
220 In kernels with CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ, more information is printed
221 for each CPU:
223         0: (64628 ticks this GP) idle=dd5/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543 last_accelerate: a345/d342 nonlazy_posted: 25 .D
225 The "last_accelerate:" prints the low-order 16 bits (in hex) of the
226 jiffies counter when this CPU last invoked rcu_try_advance_all_cbs()
227 from rcu_needs_cpu() or last invoked rcu_accelerate_cbs() from
228 rcu_prepare_for_idle().  The "nonlazy_posted:" prints the number
229 of non-lazy callbacks posted since the last call to rcu_needs_cpu().
230 Finally, an "L" indicates that there are currently no non-lazy callbacks
231 ("." is printed otherwise, as shown above) and "D" indicates that
232 dyntick-idle processing is enabled ("." is printed otherwise, for example,
233 if disabled via the "nohz=" kernel boot parameter).
235 If the grace period ends just as the stall warning starts printing,
236 there will be a spurious stall-warning message, which will include
237 the following:
239         INFO: Stall ended before state dump start
241 This is rare, but does happen from time to time in real life.  It is also
242 possible for a zero-jiffy stall to be flagged in this case, depending
243 on how the stall warning and the grace-period initialization happen to
244 interact.  Please note that it is not possible to entirely eliminate this
245 sort of false positive without resorting to things like stop_machine(),
246 which is overkill for this sort of problem.
248 If all CPUs and tasks have passed through quiescent states, but the
249 grace period has nevertheless failed to end, the stall-warning splat
250 will include something like the following:
252         All QSes seen, last rcu_preempt kthread activity 23807 (4297905177-4297881370), jiffies_till_next_fqs=3, root ->qsmask 0x0
254 The "23807" indicates that it has been more than 23 thousand jiffies
255 since the grace-period kthread ran.  The "jiffies_till_next_fqs"
256 indicates how frequently that kthread should run, giving the number
257 of jiffies between force-quiescent-state scans, in this case three,
258 which is way less than 23807.  Finally, the root rcu_node structure's
259 ->qsmask field is printed, which will normally be zero.
261 If the relevant grace-period kthread has been unable to run prior to
262 the stall warning, as was the case in the "All QSes seen" line above,
263 the following additional line is printed:
265         kthread starved for 23807 jiffies! g7075 f0x0 RCU_GP_WAIT_FQS(3) ->state=0x1 ->cpu=5
267 Starving the grace-period kthreads of CPU time can of course result
268 in RCU CPU stall warnings even when all CPUs and tasks have passed
269 through the required quiescent states.  The "g" number shows the current
270 grace-period sequence number, the "f" precedes the ->gp_flags command
271 to the grace-period kthread, the "RCU_GP_WAIT_FQS" indicates that the
272 kthread is waiting for a short timeout, the "state" precedes value of the
273 task_struct ->state field, and the "cpu" indicates that the grace-period
274 kthread last ran on CPU 5.
277 Multiple Warnings From One Stall
279 If a stall lasts long enough, multiple stall-warning messages will be
280 printed for it.  The second and subsequent messages are printed at
281 longer intervals, so that the time between (say) the first and second
282 message will be about three times the interval between the beginning
283 of the stall and the first message.
286 Stall Warnings for Expedited Grace Periods
288 If an expedited grace period detects a stall, it will place a message
289 like the following in dmesg:
291         INFO: rcu_sched detected expedited stalls on CPUs/tasks: { 7-... } 21119 jiffies s: 73 root: 0x2/.
293 This indicates that CPU 7 has failed to respond to a reschedule IPI.
294 The three periods (".") following the CPU number indicate that the CPU
295 is online (otherwise the first period would instead have been "O"),
296 that the CPU was online at the beginning of the expedited grace period
297 (otherwise the second period would have instead been "o"), and that
298 the CPU has been online at least once since boot (otherwise, the third
299 period would instead have been "N").  The number before the "jiffies"
300 indicates that the expedited grace period has been going on for 21,119
301 jiffies.  The number following the "s:" indicates that the expedited
302 grace-period sequence counter is 73.  The fact that this last value is
303 odd indicates that an expedited grace period is in flight.  The number
304 following "root:" is a bitmask that indicates which children of the root
305 rcu_node structure correspond to CPUs and/or tasks that are blocking the
306 current expedited grace period.  If the tree had more than one level,
307 additional hex numbers would be printed for the states of the other
308 rcu_node structures in the tree.
310 As with normal grace periods, PREEMPT_RCU builds can be stalled by
311 tasks as well as by CPUs, and that the tasks will be indicated by PID,
312 for example, "P3421".
314 It is entirely possible to see stall warnings from normal and from
315 expedited grace periods at about the same time during the same run.