6/sys/amd64/amd64/mp_watchdog.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 Robert N. M. Watson
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #include "opt_mp_watchdog.h"
  30 #include "opt_sched.h"
  31
  32 #ifdef SCHED_ULE
  33 #error MP_WATCHDOG cannot currently be used with SCHED_ULE
  34 #endif
  35
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/kdb.h>
  38 #include <sys/kernel.h>
  39 #include <sys/lock.h>
  40 #include <sys/mutex.h>
  41 #include <sys/pcpu.h>
  42 #include <sys/proc.h>
  43 #include <sys/sysctl.h>
  44 #include <sys/systm.h>
  45
  46 #include <machine/smp.h>
  47 #include <machine/apicreg.h>
  48 #include <machine/apicvar.h>
  49 #include <machine/mp_watchdog.h>
  50
  51 /*
  52  * mp_watchdog hijacks the idle thread on a specified CPU, prevents new work
  53  * from being scheduled there, and uses it as a "watchdog" to detect kernel
  54  * failure on other CPUs.  This is made reasonable by inclusion of logical
  55  * processors in Xeon hardware.  The watchdog is configured by setting the
  56  * debug.watchdog sysctl/tunable to the CPU of interest.  A callout will then
  57  * begin executing reseting a timer that is gradually lowered by the watching
  58  * thread.  If the timer reaches 0, the watchdog fires by ether dropping
  59  * directly to the debugger, or by sending an NMI IPI to the boot processor.
  60  * This is a somewhat less efficient substitute for dedicated watchdog
  61  * hardware, but can be quite an effective tool for debugging hangs.
  62  *
  63  * XXXRW: This should really use the watchdog(9)/watchdog(4) framework, but
  64  * doesn't yet.
  65  */
  66 static int      watchdog_cpu = -1;
  67 static int      watchdog_dontfire = 1;
  68 static int      watchdog_timer = -1;
  69 static int      watchdog_nmi = 1;
  70
  71 TUNABLE_INT("debug.watchdog", &watchdog_cpu);
  72 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, watchdog_nmi, CTLFLAG_RW, &watchdog_nmi, 0,
  73     "IPI the boot processor with an NMI to enter the debugger");
  74
  75 static struct callout   watchdog_callout;
  76
  77 static void watchdog_change(int wdcpu);
  78
  79 /*
  80  * Number of seconds before the watchdog will fire if the callout fails to
  81  * reset the timer.
  82  */
  83 #define WATCHDOG_THRESHOLD      10
  84
  85 static void
  86 watchdog_init(void *arg)
  87 {
  88
  89         callout_init(&watchdog_callout, CALLOUT_MPSAFE);
  90         if (watchdog_cpu != -1)
  91                 watchdog_change(watchdog_cpu);
  92 }
  93
  94 /*
  95  * This callout resets a timer until the watchdog kicks in.  It acquires some
  96  * critical locks to make sure things haven't gotten wedged with hose locks
  97  * held.
  98  */
  99 static void
 100 watchdog_function(void *arg)
 101 {
 102
 103         /*
 104          * Since the timer ran, we must not be wedged.  Acquire some critical
 105          * locks to make sure.  Then reset the timer.
 106          */
 107         mtx_lock(&Giant);
 108         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 109         watchdog_timer = WATCHDOG_THRESHOLD;
 110         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 111         mtx_unlock(&Giant);
 112         callout_reset(&watchdog_callout, 1 * hz, watchdog_function, NULL);
 113 }
 114 SYSINIT(watchdog_init, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_ANY, watchdog_init, NULL);
 115
 116 static void
 117 watchdog_change(int wdcpu)
 118 {
 119
 120         if (wdcpu == -1 || wdcpu == 0xffffffff) {
 121                 /*
 122                  * Disable the watchdog.
 123                  */
 124                 watchdog_cpu = -1;
 125                 watchdog_dontfire = 1;
 126                 callout_stop(&watchdog_callout);
 127                 printf("watchdog stopped\n");
 128         } else {
 129                 watchdog_timer = WATCHDOG_THRESHOLD;
 130                 watchdog_dontfire = 0;
 131                 watchdog_cpu = wdcpu;
 132                 callout_reset(&watchdog_callout, 1 * hz, watchdog_function,
 133                     NULL);
 134         }
 135 }
 136
 137 /*
 138  * This sysctl sets which CPU is the watchdog CPU.  Set to -1 or 0xffffffff
 139  * to disable the watchdog.
 140  */
 141 static int
 142 sysctl_watchdog(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 143 {
 144         int error, temp;
 145
 146         temp = watchdog_cpu;
 147         error = sysctl_handle_int(oidp, &temp, 0, req);
 148         if (error)
 149                 return (error);
 150
 151         if (req->newptr != NULL)
 152                 watchdog_change(temp);
 153         return (0);
 154 }
 155 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, watchdog, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 0, 0,
 156     sysctl_watchdog, "I", "");
 157
 158 /*
 159  * A badly behaved sysctl that leaks the sched lock when written to.  Then
 160  * spin holding it just to make matters worse.  This can be used to test the
 161  * effectiveness of the watchdog by generating a fairly hard and nast hang.
 162  * Note that Giant is also held in the current world order when we get here.
 163  */
 164 static int
 165 sysctl_leak_schedlock(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 166 {
 167         int error, temp;
 168
 169         temp = 0;
 170         error = sysctl_handle_int(oidp, &temp, 0, req);
 171         if (error)
 172                 return (error);
 173
 174         if (req->newptr != NULL) {
 175                 if (temp) {
 176                         printf("Leaking the sched lock...\n");
 177                         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 178                         while (1);
 179                 }
 180         }
 181         return (0);
 182 }
 183 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, leak_schedlock, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 0, 0,
 184     sysctl_leak_schedlock, "IU", "");
 185
 186 /*
 187  * Drop into the debugger by sending an IPI NMI to the boot processor.
 188  */
 189 static void
 190 watchdog_ipi_nmi(void)
 191 {
 192
 193         /*
 194          * Deliver NMI to the boot processor.  Why not?
 195          */
 196         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
 197             APIC_LEVEL_ASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_NMI,
 198             boot_cpu_id);
 199         lapic_ipi_wait(-1);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * ap_watchdog() is called by the SMP idle loop code.  It works on the same
 204  * premise that the disabling of logical processors does: that if the cpu is
 205  * idle, then it can ignore the world from then on, as nothing will be
 206  * scheduled on it.  Leaving aside multi-runqueue schedulers (SCHED_ULE) and
 207  * explicit process migration (sched_bind()), this is not an unreasonable
 208  * assumption.
 209  */
 210 void
 211 ap_watchdog(u_int cpuid)
 212 {
 213         char old_pcomm[MAXCOMLEN + 1];
 214         struct proc *p;
 215
 216         if (watchdog_cpu != cpuid)
 217                 return;
 218
 219         printf("watchdog started on cpu %d\n", cpuid);
 220         p = curproc;
 221         bcopy(p->p_comm, old_pcomm, MAXCOMLEN + 1);
 222         snprintf(p->p_comm, MAXCOMLEN + 1, "mp_watchdog cpu %d", cpuid);
 223         while (1) {
 224                 DELAY(1000000);                         /* One second. */
 225                 if (watchdog_cpu != cpuid)
 226                         break;
 227                 atomic_subtract_int(&watchdog_timer, 1);
 228                 if (watchdog_timer < 4)
 229                         printf("Watchdog timer: %d\n", watchdog_timer);
 230                 if (watchdog_timer == 0 && watchdog_dontfire == 0) {
 231                         printf("Watchdog firing!\n");
 232                         watchdog_dontfire = 1;
 233                         if (watchdog_nmi)
 234                                 watchdog_ipi_nmi();
 235                         else
 236                                 kdb_enter("mp_watchdog");
 237                 }
 238         }
 239         bcopy(old_pcomm, p->p_comm, MAXCOMLEN + 1);
 240         printf("watchdog stopped on cpu %d\n", cpuid);
 241 }