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 Stall Warnings for Expedited Grace Periods
 167
 168 If an expedited grace period detects a stall, it will place a message
 169 like the following in dmesg:
 170
 171         INFO: rcu_sched detected expedited stalls on CPUs: { 1 2 6 } 26009 jiffies s: 1043
 172
 173 This indicates that CPUs 1, 2, and 6 have failed to respond to a
 174 reschedule IPI, that the expedited grace period has been going on for
 175 26,009 jiffies, and that the expedited grace-period sequence counter is
 176 1043.  The fact that this last value is odd indicates that an expedited
 177 grace period is in flight.
 178
 179 It is entirely possible to see stall warnings from normal and from
 180 expedited grace periods at about the same time from the same run.
 181
 182
 183 What Causes RCU CPU Stall Warnings?
 184
 185 So your kernel printed an RCU CPU stall warning.  The next question is
 186 "What caused it?"  The following problems can result in RCU CPU stall
 187 warnings:
 188
 189 o       A CPU looping in an RCU read-side critical section.
 190
 191 o       A CPU looping with interrupts disabled.  This condition can
 192         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 193
 194 o       A CPU looping with preemption disabled.  This condition can
 195         result in RCU-sched stalls and, if ksoftirqd is in use, RCU-bh
 196         stalls.
 197
 198 o       A CPU looping with bottom halves disabled.  This condition can
 199         result in RCU-sched and RCU-bh stalls.
 200
 201 o       For !CONFIG_PREEMPT kernels, a CPU looping anywhere in the
 202         kernel without invoking schedule().  Note that cond_resched()
 203         does not necessarily prevent RCU CPU stall warnings.  Therefore,
 204         if the looping in the kernel is really expected and desirable
 205         behavior, you might need to replace some of the cond_resched()
 206         calls with calls to cond_resched_rcu_qs().
 207
 208 o       Booting Linux using a console connection that is too slow to
 209         keep up with the boot-time console-message rate.  For example,
 210         a 115Kbaud serial console can be -way- too slow to keep up
 211         with boot-time message rates, and will frequently result in
 212         RCU CPU stall warning messages.  Especially if you have added
 213         debug printk()s.
 214
 215 o       Anything that prevents RCU's grace-period kthreads from running.
 216         This can result in the "All QSes seen" console-log message.
 217         This message will include information on when the kthread last
 218         ran and how often it should be expected to run.
 219
 220 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT kernel, which might
 221         happen to preempt a low-priority task in the middle of an RCU
 222         read-side critical section.   This is especially damaging if
 223         that low-priority task is not permitted to run on any other CPU,
 224         in which case the next RCU grace period can never complete, which
 225         will eventually cause the system to run out of memory and hang.
 226         While the system is in the process of running itself out of
 227         memory, you might see stall-warning messages.
 228
 229 o       A CPU-bound real-time task in a CONFIG_PREEMPT_RT kernel that
 230         is running at a higher priority than the RCU softirq threads.
 231         This will prevent RCU callbacks from ever being invoked,
 232         and in a CONFIG_PREEMPT_RCU kernel will further prevent
 233         RCU grace periods from ever completing.  Either way, the
 234         system will eventually run out of memory and hang.  In the
 235         CONFIG_PREEMPT_RCU case, you might see stall-warning
 236         messages.
 237
 238 o       A hardware or software issue shuts off the scheduler-clock
 239         interrupt on a CPU that is not in dyntick-idle mode.  This
 240         problem really has happened, and seems to be most likely to
 241         result in RCU CPU stall warnings for CONFIG_NO_HZ_COMMON=n kernels.
 242
 243 o       A bug in the RCU implementation.
 244
 245 o       A hardware failure.  This is quite unlikely, but has occurred
 246         at least once in real life.  A CPU failed in a running system,
 247         becoming unresponsive, but not causing an immediate crash.
 248         This resulted in a series of RCU CPU stall warnings, eventually
 249         leading the realization that the CPU had failed.
 250
 251 The RCU, RCU-sched, RCU-bh, and RCU-tasks implementations have CPU stall
 252 warning.  Note that SRCU does -not- have CPU stall warnings.  Please note
 253 that RCU only detects CPU stalls when there is a grace period in progress.
 254 No grace period, no CPU stall warnings.
 255
 256 To diagnose the cause of the stall, inspect the stack traces.
 257 The offending function will usually be near the top of the stack.
 258 If you have a series of stall warnings from a single extended stall,
 259 comparing the stack traces can often help determine where the stall
 260 is occurring, which will usually be in the function nearest the top of
 261 that portion of the stack which remains the same from trace to trace.
 262 If you can reliably trigger the stall, ftrace can be quite helpful.
 263
 264 RCU bugs can often be debugged with the help of CONFIG_RCU_TRACE
 265 and with RCU's event tracing.  For information on RCU's event tracing,
 266 see include/trace/events/rcu.h.