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