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 RCU_STALL_DELAY_DELTA
  30
  31         Although the lockdep facility is extremely useful, it does add
  32         some overhead.  Therefore, under CONFIG_PROVE_RCU, the
  33         RCU_STALL_DELAY_DELTA macro allows five extra seconds before
  34         giving an RCU CPU stall warning message.  (This is a cpp
  35         macro, not a kernel configuration parameter.)
  36
  37 RCU_STALL_RAT_DELAY
  38
  39         The CPU stall detector tries to make the offending CPU print its
  40         own warnings, as this often gives better-quality stack traces.
  41         However, if the offending CPU does not detect its own stall in
  42         the number of jiffies specified by RCU_STALL_RAT_DELAY, then
  43         some other CPU will complain.  This delay is normally set to
  44         two jiffies.  (This is a cpp macro, not a kernel configuration
  45         parameter.)
  46
  47 rcupdate.rcu_task_stall_timeout
  48
  49         This boot/sysfs parameter controls the RCU-tasks stall warning
  50         interval.  A value of zero or less suppresses RCU-tasks stall
  51         warnings.  A positive value sets the stall-warning interval
  52         in jiffies.  An RCU-tasks stall warning starts wtih the line:
  53
  54                 INFO: rcu_tasks detected stalls on tasks:
  55
  56         And continues with the output of sched_show_task() for each
  57         task stalling the current RCU-tasks grace period.
  58
  59 For non-RCU-tasks flavors of RCU, when a CPU detects that it is stalling,
  60 it will print a message similar 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 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 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 Recent kernels will print a long form of the stall-warning message:
  99
 100         INFO: rcu_preempt detected stall on CPU
 101         0: (63959 ticks this GP) idle=241/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543
 102            (t=65000 jiffies)
 103
 104 In kernels with CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ, more information is printed:
 105
 106         INFO: rcu_preempt detected stall on CPU
 107         0: (64628 ticks this GP) idle=dd5/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543 last_accelerate: a345/d342 nonlazy_posted: 25 .D
 108            (t=65000 jiffies)
 109
 110 The "(64628 ticks this GP)" indicates that this CPU has taken more
 111 than 64,000 scheduling-clock interrupts during the current stalled
 112 grace period.  If the CPU was not yet aware of the current grace
 113 period (for example, if it was offline), then this part of the message
 114 indicates how many grace periods behind the CPU is.
 115
 116 The "idle=" portion of the message prints the dyntick-idle state.
 117 The hex number before the first "/" is the low-order 12 bits of the
 118 dynticks counter, which will have an even-numbered value if the CPU is
 119 in dyntick-idle mode and an odd-numbered value otherwise.  The hex
 120 number between the two "/"s is the value of the nesting, which will
 121 be a small positive number if in the idle loop and a very large positive
 122 number (as shown above) otherwise.
 123
 124 The "softirq=" portion of the message tracks the number of RCU softirq
 125 handlers that the stalled CPU has executed.  The number before the "/"
 126 is the number that had executed since boot at the time that this CPU
 127 last noted the beginning of a grace period, which might be the current
 128 (stalled) grace period, or it might be some earlier grace period (for
 129 example, if the CPU might have been in dyntick-idle mode for an extended
 130 time period.  The number after the "/" is the number that have executed
 131 since boot until the current time.  If this latter number stays constant
 132 across repeated stall-warning messages, it is possible that RCU's softirq
 133 handlers are no longer able to execute on this CPU.  This can happen if
 134 the stalled CPU is spinning with interrupts are disabled, or, in -rt
 135 kernels, if a high-priority process is starving RCU's softirq handler.
 136
 137 For CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ kernels, the "last_accelerate:" prints the
 138 low-order 16 bits (in hex) of the jiffies counter when this CPU last
 139 invoked rcu_try_advance_all_cbs() from rcu_needs_cpu() or last invoked
 140 rcu_accelerate_cbs() from rcu_prepare_for_idle().  The "nonlazy_posted:"
 141 prints the number of non-lazy callbacks posted since the last call to
 142 rcu_needs_cpu().  Finally, an "L" indicates that there are currently
 143 no non-lazy callbacks ("." is printed otherwise, as shown above) and
 144 "D" indicates that dyntick-idle processing is enabled ("." is printed
 145 otherwise, for example, if disabled via the "nohz=" kernel boot parameter).
 146
 147 If the relevant grace-period kthread has been unable to run prior to
 148 the stall warning, the following additional line is printed:
 149
 150         rcu_preempt kthread starved for 2023 jiffies!
 151
 152 Starving the grace-period kthreads of CPU time can of course result in
 153 RCU CPU stall warnings even when all CPUs and tasks have passed through
 154 the required quiescent states.
 155
 156
 157 Multiple Warnings From One Stall
 158
 159 If a stall lasts long enough, multiple stall-warning messages will be
 160 printed for it.  The second and subsequent messages are printed at
 161 longer intervals, so that the time between (say) the first and second
 162 message will be about three times the interval between the beginning
 163 of the stall and the first message.
 164
 165
 166 What Causes RCU CPU Stall Warnings?
 167
 168 So your kernel printed an RCU CPU stall warning.  The next question is
 169 "What caused it?"  The following problems can result in RCU CPU stall
 170 warnings:
 171
 172 o       A CPU looping in an RCU read-side critical section.
 173
 174 o       A CPU looping with interrupts disabled.  This condition can
 175         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 176
 177 o       A CPU looping with preemption disabled.  This condition can
 178         result in RCU-sched stalls and, if ksoftirqd is in use, RCU-bh
 179         stalls.
 180
 181 o       A CPU looping with bottom halves disabled.  This condition can
 182         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 183
 184 o       For !CONFIG_PREEMPT kernels, a CPU looping anywhere in the
 185         kernel without invoking schedule().  Note that cond_resched()
 186         does not necessarily prevent RCU CPU stall warnings.  Therefore,
 187         if the looping in the kernel is really expected and desirable
 188         behavior, you might need to replace some of the cond_resched()
 189         calls with calls to cond_resched_rcu_qs().
 190
 191 o       Anything that prevents RCU's grace-period kthreads from running.
 192         This can result in the "All QSes seen" console-log message.
 193         This message will include information on when the kthread last
 194         ran and how often it should be expected to run.
 195
 196 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT kernel, which might
 197         happen to preempt a low-priority task in the middle of an RCU
 198         read-side critical section.   This is especially damaging if
 199         that low-priority task is not permitted to run on any other CPU,
 200         in which case the next RCU grace period can never complete, which
 201         will eventually cause the system to run out of memory and hang.
 202         While the system is in the process of running itself out of
 203         memory, you might see stall-warning messages.
 204
 205 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT_RT kernel that
 206         is running at a higher priority than the RCU softirq threads.
 207         This will prevent RCU callbacks from ever being invoked,
 208         and in a CONFIG_PREEMPT_RCU kernel will further prevent
 209         RCU grace periods from ever completing.  Either way, the
 210         system will eventually run out of memory and hang.  In the
 211         CONFIG_PREEMPT_RCU case, you might see stall-warning
 212         messages.
 213
 214 o       A hardware or software issue shuts off the scheduler-clock
 215         interrupt on a CPU that is not in dyntick-idle mode.  This
 216         problem really has happened, and seems to be most likely to
 217         result in RCU CPU stall warnings for CONFIG_NO_HZ_COMMON=n kernels.
 218
 219 o       A bug in the RCU implementation.
 220
 221 o       A hardware failure.  This is quite unlikely, but has occurred
 222         at least once in real life.  A CPU failed in a running system,
 223         becoming unresponsive, but not causing an immediate crash.
 224         This resulted in a series of RCU CPU stall warnings, eventually
 225         leading the realization that the CPU had failed.
 226
 227 The RCU, RCU-sched, RCU-bh, and RCU-tasks implementations have CPU stall
 228 warning.  Note that SRCU does -not- have CPU stall warnings.  Please note
 229 that RCU only detects CPU stalls when there is a grace period in progress.
 230 No grace period, no CPU stall warnings.
 231
 232 To diagnose the cause of the stall, inspect the stack traces.
 233 The offending function will usually be near the top of the stack.
 234 If you have a series of stall warnings from a single extended stall,
 235 comparing the stack traces can often help determine where the stall
 236 is occurring, which will usually be in the function nearest the top of
 237 that portion of the stack which remains the same from trace to trace.
 238 If you can reliably trigger the stall, ftrace can be quite helpful.
 239
 240 RCU bugs can often be debugged with the help of CONFIG_RCU_TRACE
 241 and with RCU's event tracing.  For information on RCU's event tracing,
 242 see include/trace/events/rcu.h.