Documentation/RCU/stallwarn.txt

   1 Using RCU's CPU Stall Detector
   2
   3 The rcu_cpu_stall_suppress module parameter enables RCU's CPU stall
   4 detector, which detects conditions that unduly delay RCU grace periods.
   5 This module parameter enables CPU stall detection by default, but
   6 may be overridden via boot-time parameter or at runtime via sysfs.
   7 The stall detector's idea of what constitutes "unduly delayed" is
   8 controlled by a set of kernel configuration variables and cpp macros:
   9
  10 CONFIG_RCU_CPU_STALL_TIMEOUT
  11
  12         This kernel configuration parameter defines the period of time
  13         that RCU will wait from the beginning of a grace period until it
  14         issues an RCU CPU stall warning.  This time period is normally
  15         21 seconds.
  16
  17         This configuration parameter may be changed at runtime via the
  18         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_timeout, however
  19         this parameter is checked only at the beginning of a cycle.
  20         So if you are 10 seconds into a 40-second stall, setting this
  21         sysfs parameter to (say) five will shorten the timeout for the
  22         -next- stall, or the following warning for the current stall
  23         (assuming the stall lasts long enough).  It will not affect the
  24         timing of the next warning for the current stall.
  25
  26         Stall-warning messages may be enabled and disabled completely via
  27         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_suppress.
  28
  29 CONFIG_RCU_CPU_STALL_INFO
  30
  31         This kernel configuration parameter causes the stall warning to
  32         print out additional per-CPU diagnostic information, including
  33         information on scheduling-clock ticks and RCU's idle-CPU tracking.
  34
  35 RCU_STALL_DELAY_DELTA
  36
  37         Although the lockdep facility is extremely useful, it does add
  38         some overhead.  Therefore, under CONFIG_PROVE_RCU, the
  39         RCU_STALL_DELAY_DELTA macro allows five extra seconds before
  40         giving an RCU CPU stall warning message.  (This is a cpp
  41         macro, not a kernel configuration parameter.)
  42
  43 RCU_STALL_RAT_DELAY
  44
  45         The CPU stall detector tries to make the offending CPU print its
  46         own warnings, as this often gives better-quality stack traces.
  47         However, if the offending CPU does not detect its own stall in
  48         the number of jiffies specified by RCU_STALL_RAT_DELAY, then
  49         some other CPU will complain.  This delay is normally set to
  50         two jiffies.  (This is a cpp macro, not a kernel configuration
  51         parameter.)
  52
  53 rcupdate.rcu_task_stall_timeout
  54
  55         This boot/sysfs parameter controls the RCU-tasks stall warning
  56         interval.  A value of zero or less suppresses RCU-tasks stall
  57         warnings.  A positive value sets the stall-warning interval
  58         in jiffies.  An RCU-tasks stall warning starts wtih the line:
  59
  60                 INFO: rcu_tasks detected stalls on tasks:
  61
  62         And continues with the output of sched_show_task() for each
  63         task stalling the current RCU-tasks grace period.
  64
  65 For non-RCU-tasks flavors of RCU, when a CPU detects that it is stalling,
  66 it will print a message similar to the following:
  67
  68 INFO: rcu_sched_state detected stall on CPU 5 (t=2500 jiffies)
  69
  70 This message indicates that CPU 5 detected that it was causing a stall,
  71 and that the stall was affecting RCU-sched.  This message will normally be
  72 followed by a stack dump of the offending CPU.  On TREE_RCU kernel builds,
  73 RCU and RCU-sched are implemented by the same underlying mechanism,
  74 while on PREEMPT_RCU kernel builds, RCU is instead implemented
  75 by rcu_preempt_state.
  76
  77 On the other hand, if the offending CPU fails to print out a stall-warning
  78 message quickly enough, some other CPU will print a message similar to
  79 the following:
  80
  81 INFO: rcu_bh_state detected stalls on CPUs/tasks: { 3 5 } (detected by 2, 2502 jiffies)
  82
  83 This message indicates that CPU 2 detected that CPUs 3 and 5 were both
  84 causing stalls, and that the stall was affecting RCU-bh.  This message
  85 will normally be followed by stack dumps for each CPU.  Please note that
  86 PREEMPT_RCU builds can be stalled by tasks as well as by CPUs,
  87 and that the tasks will be indicated by PID, for example, "P3421".
  88 It is even possible for a rcu_preempt_state stall to be caused by both
  89 CPUs -and- tasks, in which case the offending CPUs and tasks will all
  90 be called out in the list.
  91
  92 Finally, if the grace period ends just as the stall warning starts
  93 printing, there will be a spurious stall-warning message:
  94
  95 INFO: rcu_bh_state detected stalls on CPUs/tasks: { } (detected by 4, 2502 jiffies)
  96
  97 This is rare, but does happen from time to time in real life.  It is also
  98 possible for a zero-jiffy stall to be flagged in this case, depending
  99 on how the stall warning and the grace-period initialization happen to
 100 interact.  Please note that it is not possible to entirely eliminate this
 101 sort of false positive without resorting to things like stop_machine(),
 102 which is overkill for this sort of problem.
 103
 104 If the CONFIG_RCU_CPU_STALL_INFO kernel configuration parameter is set,
 105 more information is printed with the stall-warning message, for example:
 106
 107         INFO: rcu_preempt detected stall on CPU
 108         0: (63959 ticks this GP) idle=241/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543
 109            (t=65000 jiffies)
 110
 111 In kernels with CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ, even more information is
 112 printed:
 113
 114         INFO: rcu_preempt detected stall on CPU
 115         0: (64628 ticks this GP) idle=dd5/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543 last_accelerate: a345/d342 nonlazy_posted: 25 .D
 116            (t=65000 jiffies)
 117
 118 The "(64628 ticks this GP)" indicates that this CPU has taken more
 119 than 64,000 scheduling-clock interrupts during the current stalled
 120 grace period.  If the CPU was not yet aware of the current grace
 121 period (for example, if it was offline), then this part of the message
 122 indicates how many grace periods behind the CPU is.
 123
 124 The "idle=" portion of the message prints the dyntick-idle state.
 125 The hex number before the first "/" is the low-order 12 bits of the
 126 dynticks counter, which will have an even-numbered value if the CPU is
 127 in dyntick-idle mode and an odd-numbered value otherwise.  The hex
 128 number between the two "/"s is the value of the nesting, which will
 129 be a small positive number if in the idle loop and a very large positive
 130 number (as shown above) otherwise.
 131
 132 The "softirq=" portion of the message tracks the number of RCU softirq
 133 handlers that the stalled CPU has executed.  The number before the "/"
 134 is the number that had executed since boot at the time that this CPU
 135 last noted the beginning of a grace period, which might be the current
 136 (stalled) grace period, or it might be some earlier grace period (for
 137 example, if the CPU might have been in dyntick-idle mode for an extended
 138 time period.  The number after the "/" is the number that have executed
 139 since boot until the current time.  If this latter number stays constant
 140 across repeated stall-warning messages, it is possible that RCU's softirq
 141 handlers are no longer able to execute on this CPU.  This can happen if
 142 the stalled CPU is spinning with interrupts are disabled, or, in -rt
 143 kernels, if a high-priority process is starving RCU's softirq handler.
 144
 145 For CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ kernels, the "last_accelerate:" prints the
 146 low-order 16 bits (in hex) of the jiffies counter when this CPU last
 147 invoked rcu_try_advance_all_cbs() from rcu_needs_cpu() or last invoked
 148 rcu_accelerate_cbs() from rcu_prepare_for_idle().  The "nonlazy_posted:"
 149 prints the number of non-lazy callbacks posted since the last call to
 150 rcu_needs_cpu().  Finally, an "L" indicates that there are currently
 151 no non-lazy callbacks ("." is printed otherwise, as shown above) and
 152 "D" indicates that dyntick-idle processing is enabled ("." is printed
 153 otherwise, for example, if disabled via the "nohz=" kernel boot parameter).
 154
 155 If the relevant grace-period kthread has been unable to run prior to
 156 the stall warning, the following additional line is printed:
 157
 158         rcu_preempt kthread starved for 2023 jiffies!
 159
 160 Starving the grace-period kthreads of CPU time can of course result in
 161 RCU CPU stall warnings even when all CPUs and tasks have passed through
 162 the required quiescent states.
 163
 164
 165 Multiple Warnings From One Stall
 166
 167 If a stall lasts long enough, multiple stall-warning messages will be
 168 printed for it.  The second and subsequent messages are printed at
 169 longer intervals, so that the time between (say) the first and second
 170 message will be about three times the interval between the beginning
 171 of the stall and the first message.
 172
 173
 174 What Causes RCU CPU Stall Warnings?
 175
 176 So your kernel printed an RCU CPU stall warning.  The next question is
 177 "What caused it?"  The following problems can result in RCU CPU stall
 178 warnings:
 179
 180 o       A CPU looping in an RCU read-side critical section.
 181
 182 o       A CPU looping with interrupts disabled.  This condition can
 183         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 184
 185 o       A CPU looping with preemption disabled.  This condition can
 186         result in RCU-sched stalls and, if ksoftirqd is in use, RCU-bh
 187         stalls.
 188
 189 o       A CPU looping with bottom halves disabled.  This condition can
 190         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 191
 192 o       For !CONFIG_PREEMPT kernels, a CPU looping anywhere in the
 193         kernel without invoking schedule().  Note that cond_resched()
 194         does not necessarily prevent RCU CPU stall warnings.  Therefore,
 195         if the looping in the kernel is really expected and desirable
 196         behavior, you might need to replace some of the cond_resched()
 197         calls with calls to cond_resched_rcu_qs().
 198
 199 o       Anything that prevents RCU's grace-period kthreads from running.
 200         This can result in the "All QSes seen" console-log message.
 201         This message will include information on when the kthread last
 202         ran and how often it should be expected to run.
 203
 204 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT kernel, which might
 205         happen to preempt a low-priority task in the middle of an RCU
 206         read-side critical section.   This is especially damaging if
 207         that low-priority task is not permitted to run on any other CPU,
 208         in which case the next RCU grace period can never complete, which
 209         will eventually cause the system to run out of memory and hang.
 210         While the system is in the process of running itself out of
 211         memory, you might see stall-warning messages.
 212
 213 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT_RT kernel that
 214         is running at a higher priority than the RCU softirq threads.
 215         This will prevent RCU callbacks from ever being invoked,
 216         and in a CONFIG_PREEMPT_RCU kernel will further prevent
 217         RCU grace periods from ever completing.  Either way, the
 218         system will eventually run out of memory and hang.  In the
 219         CONFIG_PREEMPT_RCU case, you might see stall-warning
 220         messages.
 221
 222 o       A hardware or software issue shuts off the scheduler-clock
 223         interrupt on a CPU that is not in dyntick-idle mode.  This
 224         problem really has happened, and seems to be most likely to
 225         result in RCU CPU stall warnings for CONFIG_NO_HZ_COMMON=n kernels.
 226
 227 o       A bug in the RCU implementation.
 228
 229 o       A hardware failure.  This is quite unlikely, but has occurred
 230         at least once in real life.  A CPU failed in a running system,
 231         becoming unresponsive, but not causing an immediate crash.
 232         This resulted in a series of RCU CPU stall warnings, eventually
 233         leading the realization that the CPU had failed.
 234
 235 The RCU, RCU-sched, RCU-bh, and RCU-tasks implementations have CPU stall
 236 warning.  Note that SRCU does -not- have CPU stall warnings.  Please note
 237 that RCU only detects CPU stalls when there is a grace period in progress.
 238 No grace period, no CPU stall warnings.
 239
 240 To diagnose the cause of the stall, inspect the stack traces.
 241 The offending function will usually be near the top of the stack.
 242 If you have a series of stall warnings from a single extended stall,
 243 comparing the stack traces can often help determine where the stall
 244 is occurring, which will usually be in the function nearest the top of
 245 that portion of the stack which remains the same from trace to trace.
 246 If you can reliably trigger the stall, ftrace can be quite helpful.
 247
 248 RCU bugs can often be debugged with the help of CONFIG_RCU_TRACE
 249 and with RCU's event tracing.  For information on RCU's event tracing,
 250 see include/trace/events/rcu.h.