Merge branch 'x86-hyperv-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / RCU / stallwarn.txt
1 Using RCU's CPU Stall Detector
2
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.
7
8
9 What Causes RCU CPU Stall Warnings?
10
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:
14
15 o       A CPU looping in an RCU read-side critical section.
16
17 o       A CPU looping with interrupts disabled.
18
19 o       A CPU looping with preemption disabled.
20
21 o       A CPU looping with bottom halves disabled.
22
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().
27
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.
34
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.
41
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.
50
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.
59
60         You can use the rcutree.kthread_prio kernel boot parameter to
61         increase the scheduling priority of RCU's kthreads, which can
62         help avoid this problem.  However, please note that doing this
63         can increase your system's context-switch rate and thus degrade
64         performance.
65
66 o       A periodic interrupt whose handler takes longer than the time
67         interval between successive pairs of interrupts.  This can
68         prevent RCU's kthreads and softirq handlers from running.
69         Note that certain high-overhead debugging options, for example
70         the function_graph tracer, can result in interrupt handler taking
71         considerably longer than normal, which can in turn result in
72         RCU CPU stall warnings.
73
74 o       Testing a workload on a fast system, tuning the stall-warning
75         timeout down to just barely avoid RCU CPU stall warnings, and then
76         running the same workload with the same stall-warning timeout on a
77         slow system.  Note that thermal throttling and on-demand governors
78         can cause a single system to be sometimes fast and sometimes slow!
79
80 o       A hardware or software issue shuts off the scheduler-clock
81         interrupt on a CPU that is not in dyntick-idle mode.  This
82         problem really has happened, and seems to be most likely to
83         result in RCU CPU stall warnings for CONFIG_NO_HZ_COMMON=n kernels.
84
85 o       A bug in the RCU implementation.
86
87 o       A hardware failure.  This is quite unlikely, but has occurred
88         at least once in real life.  A CPU failed in a running system,
89         becoming unresponsive, but not causing an immediate crash.
90         This resulted in a series of RCU CPU stall warnings, eventually
91         leading the realization that the CPU had failed.
92
93 The RCU, RCU-sched, and RCU-tasks implementations have CPU stall warning.
94 Note that SRCU does -not- have CPU stall warnings.  Please note that
95 RCU only detects CPU stalls when there is a grace period in progress.
96 No grace period, no CPU stall warnings.
97
98 To diagnose the cause of the stall, inspect the stack traces.
99 The offending function will usually be near the top of the stack.
100 If you have a series of stall warnings from a single extended stall,
101 comparing the stack traces can often help determine where the stall
102 is occurring, which will usually be in the function nearest the top of
103 that portion of the stack which remains the same from trace to trace.
104 If you can reliably trigger the stall, ftrace can be quite helpful.
105
106 RCU bugs can often be debugged with the help of CONFIG_RCU_TRACE
107 and with RCU's event tracing.  For information on RCU's event tracing,
108 see include/trace/events/rcu.h.
109
110
111 Fine-Tuning the RCU CPU Stall Detector
112
113 The rcuupdate.rcu_cpu_stall_suppress module parameter disables RCU's
114 CPU stall detector, which detects conditions that unduly delay RCU grace
115 periods.  This module parameter enables CPU stall detection by default,
116 but may be overridden via boot-time parameter or at runtime via sysfs.
117 The stall detector's idea of what constitutes "unduly delayed" is
118 controlled by a set of kernel configuration variables and cpp macros:
119
120 CONFIG_RCU_CPU_STALL_TIMEOUT
121
122         This kernel configuration parameter defines the period of time
123         that RCU will wait from the beginning of a grace period until it
124         issues an RCU CPU stall warning.  This time period is normally
125         21 seconds.
126
127         This configuration parameter may be changed at runtime via the
128         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_timeout, however
129         this parameter is checked only at the beginning of a cycle.
130         So if you are 10 seconds into a 40-second stall, setting this
131         sysfs parameter to (say) five will shorten the timeout for the
132         -next- stall, or the following warning for the current stall
133         (assuming the stall lasts long enough).  It will not affect the
134         timing of the next warning for the current stall.
135
136         Stall-warning messages may be enabled and disabled completely via
137         /sys/module/rcupdate/parameters/rcu_cpu_stall_suppress.
138
139 RCU_STALL_DELAY_DELTA
140
141         Although the lockdep facility is extremely useful, it does add
142         some overhead.  Therefore, under CONFIG_PROVE_RCU, the
143         RCU_STALL_DELAY_DELTA macro allows five extra seconds before
144         giving an RCU CPU stall warning message.  (This is a cpp
145         macro, not a kernel configuration parameter.)
146
147 RCU_STALL_RAT_DELAY
148
149         The CPU stall detector tries to make the offending CPU print its
150         own warnings, as this often gives better-quality stack traces.
151         However, if the offending CPU does not detect its own stall in
152         the number of jiffies specified by RCU_STALL_RAT_DELAY, then
153         some other CPU will complain.  This delay is normally set to
154         two jiffies.  (This is a cpp macro, not a kernel configuration
155         parameter.)
156
157 rcupdate.rcu_task_stall_timeout
158
159         This boot/sysfs parameter controls the RCU-tasks stall warning
160         interval.  A value of zero or less suppresses RCU-tasks stall
161         warnings.  A positive value sets the stall-warning interval
162         in seconds.  An RCU-tasks stall warning starts with the line:
163
164                 INFO: rcu_tasks detected stalls on tasks:
165
166         And continues with the output of sched_show_task() for each
167         task stalling the current RCU-tasks grace period.
168
169
170 Interpreting RCU's CPU Stall-Detector "Splats"
171
172 For non-RCU-tasks flavors of RCU, when a CPU detects that it is stalling,
173 it will print a message similar to the following:
174
175         INFO: rcu_sched detected stalls on CPUs/tasks:
176         2-...: (3 GPs behind) idle=06c/0/0 softirq=1453/1455 fqs=0
177         16-...: (0 ticks this GP) idle=81c/0/0 softirq=764/764 fqs=0
178         (detected by 32, t=2603 jiffies, g=7075, q=625)
179
180 This message indicates that CPU 32 detected that CPUs 2 and 16 were both
181 causing stalls, and that the stall was affecting RCU-sched.  This message
182 will normally be followed by stack dumps for each CPU.  Please note that
183 PREEMPT_RCU builds can be stalled by tasks as well as by CPUs, and that
184 the tasks will be indicated by PID, for example, "P3421".  It is even
185 possible for an rcu_state stall to be caused by both CPUs -and- tasks,
186 in which case the offending CPUs and tasks will all be called out in the list.
187
188 CPU 2's "(3 GPs behind)" indicates that this CPU has not interacted with
189 the RCU core for the past three grace periods.  In contrast, CPU 16's "(0
190 ticks this GP)" indicates that this CPU has not taken any scheduling-clock
191 interrupts during the current stalled grace period.
192
193 The "idle=" portion of the message prints the dyntick-idle state.
194 The hex number before the first "/" is the low-order 12 bits of the
195 dynticks counter, which will have an even-numbered value if the CPU
196 is in dyntick-idle mode and an odd-numbered value otherwise.  The hex
197 number between the two "/"s is the value of the nesting, which will be
198 a small non-negative number if in the idle loop (as shown above) and a
199 very large positive number otherwise.
200
201 The "softirq=" portion of the message tracks the number of RCU softirq
202 handlers that the stalled CPU has executed.  The number before the "/"
203 is the number that had executed since boot at the time that this CPU
204 last noted the beginning of a grace period, which might be the current
205 (stalled) grace period, or it might be some earlier grace period (for
206 example, if the CPU might have been in dyntick-idle mode for an extended
207 time period.  The number after the "/" is the number that have executed
208 since boot until the current time.  If this latter number stays constant
209 across repeated stall-warning messages, it is possible that RCU's softirq
210 handlers are no longer able to execute on this CPU.  This can happen if
211 the stalled CPU is spinning with interrupts are disabled, or, in -rt
212 kernels, if a high-priority process is starving RCU's softirq handler.
213
214 The "fqs=" shows the number of force-quiescent-state idle/offline
215 detection passes that the grace-period kthread has made across this
216 CPU since the last time that this CPU noted the beginning of a grace
217 period.
218
219 The "detected by" line indicates which CPU detected the stall (in this
220 case, CPU 32), how many jiffies have elapsed since the start of the grace
221 period (in this case 2603), the grace-period sequence number (7075), and
222 an estimate of the total number of RCU callbacks queued across all CPUs
223 (625 in this case).
224
225 In kernels with CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ, more information is printed
226 for each CPU:
227
228         0: (64628 ticks this GP) idle=dd5/3fffffffffffffff/0 softirq=82/543 last_accelerate: a345/d342 Nonlazy posted: ..D
229
230 The "last_accelerate:" prints the low-order 16 bits (in hex) of the
231 jiffies counter when this CPU last invoked rcu_try_advance_all_cbs()
232 from rcu_needs_cpu() or last invoked rcu_accelerate_cbs() from
233 rcu_prepare_for_idle().  The "Nonlazy posted:" indicates lazy-callback
234 status, so that an "l" indicates that all callbacks were lazy at the start
235 of the last idle period and an "L" indicates that there are currently
236 no non-lazy callbacks (in both cases, "." is printed otherwise, as
237 shown above) and "D" indicates that dyntick-idle processing is enabled
238 ("." is printed otherwise, for example, if disabled via the "nohz="
239 kernel boot parameter).
240
241 If the grace period ends just as the stall warning starts printing,
242 there will be a spurious stall-warning message, which will include
243 the following:
244
245         INFO: Stall ended before state dump start
246
247 This is rare, but does happen from time to time in real life.  It is also
248 possible for a zero-jiffy stall to be flagged in this case, depending
249 on how the stall warning and the grace-period initialization happen to
250 interact.  Please note that it is not possible to entirely eliminate this
251 sort of false positive without resorting to things like stop_machine(),
252 which is overkill for this sort of problem.
253
254 If all CPUs and tasks have passed through quiescent states, but the
255 grace period has nevertheless failed to end, the stall-warning splat
256 will include something like the following:
257
258         All QSes seen, last rcu_preempt kthread activity 23807 (4297905177-4297881370), jiffies_till_next_fqs=3, root ->qsmask 0x0
259
260 The "23807" indicates that it has been more than 23 thousand jiffies
261 since the grace-period kthread ran.  The "jiffies_till_next_fqs"
262 indicates how frequently that kthread should run, giving the number
263 of jiffies between force-quiescent-state scans, in this case three,
264 which is way less than 23807.  Finally, the root rcu_node structure's
265 ->qsmask field is printed, which will normally be zero.
266
267 If the relevant grace-period kthread has been unable to run prior to
268 the stall warning, as was the case in the "All QSes seen" line above,
269 the following additional line is printed:
270
271         kthread starved for 23807 jiffies! g7075 f0x0 RCU_GP_WAIT_FQS(3) ->state=0x1 ->cpu=5
272
273 Starving the grace-period kthreads of CPU time can of course result
274 in RCU CPU stall warnings even when all CPUs and tasks have passed
275 through the required quiescent states.  The "g" number shows the current
276 grace-period sequence number, the "f" precedes the ->gp_flags command
277 to the grace-period kthread, the "RCU_GP_WAIT_FQS" indicates that the
278 kthread is waiting for a short timeout, the "state" precedes value of the
279 task_struct ->state field, and the "cpu" indicates that the grace-period
280 kthread last ran on CPU 5.
281
282
283 Multiple Warnings From One Stall
284
285 If a stall lasts long enough, multiple stall-warning messages will be
286 printed for it.  The second and subsequent messages are printed at
287 longer intervals, so that the time between (say) the first and second
288 message will be about three times the interval between the beginning
289 of the stall and the first message.
290
291
292 Stall Warnings for Expedited Grace Periods
293
294 If an expedited grace period detects a stall, it will place a message
295 like the following in dmesg:
296
297         INFO: rcu_sched detected expedited stalls on CPUs/tasks: { 7-... } 21119 jiffies s: 73 root: 0x2/.
298
299 This indicates that CPU 7 has failed to respond to a reschedule IPI.
300 The three periods (".") following the CPU number indicate that the CPU
301 is online (otherwise the first period would instead have been "O"),
302 that the CPU was online at the beginning of the expedited grace period
303 (otherwise the second period would have instead been "o"), and that
304 the CPU has been online at least once since boot (otherwise, the third
305 period would instead have been "N").  The number before the "jiffies"
306 indicates that the expedited grace period has been going on for 21,119
307 jiffies.  The number following the "s:" indicates that the expedited
308 grace-period sequence counter is 73.  The fact that this last value is
309 odd indicates that an expedited grace period is in flight.  The number
310 following "root:" is a bitmask that indicates which children of the root
311 rcu_node structure correspond to CPUs and/or tasks that are blocking the
312 current expedited grace period.  If the tree had more than one level,
313 additional hex numbers would be printed for the states of the other
314 rcu_node structures in the tree.
315
316 As with normal grace periods, PREEMPT_RCU builds can be stalled by
317 tasks as well as by CPUs, and that the tasks will be indicated by PID,
318 for example, "P3421".
319
320 It is entirely possible to see stall warnings from normal and from
321 expedited grace periods at about the same time during the same run.