Solaris学习笔记(6) - 07年9月修订版

Solaris学习笔记(6) - 07年9月修订版

作者: Badcoffee
Email:
blog.oliver@gmail.com
Blog: http://blog.csdn.net/yayong
2007年9月

本文介绍使用kmdb和mdb调试Solaris内核的基本方法,kmdb和mdb是Solaris默认安装的内核模块调试器,可以用于调试和定位内核模块及驱动程序发生的错误。本文仅用于学习交流目的,错误再所难免,如果有勘误或疑问请与作者联系。

本文首次发布于07年3月,此后因网友发现错误而修订于07年9月。在此感谢细心网友指出我的错误。

关键词:mdb/kmdb/panic/hang/crashdump/dump/kernel/debug/Solaris/OpenSolaris


系统panic和hang是内核开发人员常遇到的两个问题。在Solaris学习笔记(5)中,我们对一个panic做出了简单分析,可以看到,通过系统panic线程的调用栈信息,通过检查函数的入口参数,我们可以比较快速的定位引起panic内核模块,并做深入分析。但是系统hang的问题有时会更复杂一些,通常,我们会尝试在系统hang发生时,强制系统产生一个crash dump,通过检查当时内核的状态来定位问题。


系统hang的分类

1. 死锁(deadlock)问题

死锁问题,通常会导致操作系统无法正常调度系统内核线程;因此,通过对调度队列(dispatch queue)及相关内核线程的状态和这些线程持有锁的检查,通常可以定位问题的发生,描绘出系统是如何发生死锁的。

2. 系统资源耗尽

系统资源耗尽也是引起系统hang的原因之一,因此,对系统的CPU,物理内存,slab子系统的检查往往是定位此类问题的关键。

3. 硬件问题

硬件引起的问题往往令人难以琢磨,不幸的是,在开发中,尤其是系统软件的开发,我们经常会遇到此类问题。当我们排除问题不属于前面描述的两类时,往往要考虑硬件问题。


关于Sparc系统

在Sparc系统上,当系统hang发生时,即便我们不再启动时加载kmdb,我们也可以通过进入OBP,通过sync命令来产生一个crashdump, 然后再用mdb对这个crash dump进行事后分析:

Type  'go' to resume
{
1} ok sync

panic[cpu1]
/thread=2a10037fcc0: sync initiated

sched: software trap 
0x7f
pid
=0, pc=0xf0046ac0, sp=0xede4f3c1, tstate=0x8800001400, context=0x0
g1
-g7: 134167c, 15, 18f5c90, 0, eddc1190, 1343d4c

00000000fedd3cd0 unix:sync_handler
+138 (180c000, 01, 109e000, 11818800)
  
%l0-3: 0000000001863d80 0000000001863c00 000000000000017f 000000000185a000
  
%l4-70000000000000000 0000000001853400 0000000000000003 0000000001814400
00000000fedd3da0 unix:vx_handler
+80 (fad99478, 1822138029281822240, f0057d3d)
  
%l0-30000000001822240 0000000000000000 0000000000000001 0000000000000001
  
%l4-70000000001815000 00000000f0000000 0000000001000000 000000000101dde4
00000000fedd3e50 unix:callback_handler
+20 (fad99478, fff6a280, 0000)
  
%l0-30000000000000016 00000000fedd3701 00000000f0000000 00000000fff78000
  
%l4-7: 00000000f0046a68 0000000000000000 0000000000000000 00000000fff657a8

syncing file systems... done
dumping to 
/dev/dsk/c0t0d0s1, offset 214827008, content: kernel
100% done: 51986 pages dumped, compression ratio 4.20, dump succeeded

关于x86系统

在x86下,由于没有OBP的支持,因此只有引导时加载kmdb,才可以在系统hang时通过激活kmdb来产生crashdump;在Solaris x86上设置和激活kmdb的方法,在Solaris学习笔记(5)已经给出过,在此就不再赘述。


案例分析


问题描述:一个同事正在尝试改进Solaris的Intel千兆网卡驱动(e1000g),在新编译出版本上运行测试时,系统hang频繁发生,并且可以通过运行相同的测试重现该问题。

对于可以稳定重现的此类问题,即便在不了解root cause的情况下,通过查看新修改的代码,不断的修改-重试,总能定位到出问题的代码。

但是,无疑这需要耗费很多时间,并且整个过程是痛苦和索然无味的,而且也许你解决了问题,但是不知道问题的本质。

现在让我们用更理性更符合逻辑的方式来分析和解决这个问题。


1. Enable kmdb - 过程略,方法详见Solaris学习笔记(5)

2. 加载新驱动,运行测试来重现这个系统hang - 过程略

3. 系统hang再次发生,在console上激活kmdb,产生一个crashdump - 过程略,方法详见Solaris学习笔记(5)

4. 系统重启后,用mdb检查crashdump文件,过程如下:

在dumpadm(1M)指示的路径下,用mdb打开序号最新的文件:

> mdb 3
Loading modules: [ unix krtld genunix specfs dtrace cpu.AuthenticAMD.
15 uppc pcplusmp scsi_vhci ufs ip hook neti sctp arp 

usba nca lofs zfs random nfs sppp crypto ptm ]

检查系统缓冲区,看是否能得到与网卡驱动或者系统hang相关的信息:

> ::msgbuf
MESSAGE                                                               
pcplusmp: pci1000,
30 (mpt) instance 0 vector 0x1b ioapic 0x3 intin 0x3 is bound to cpu 0
..........................................................
..........................................................
..........................................................

panic[cpu1]
/thread=fffffe8000401c80: 
BAD TRAP: type
=e (#pf Page fault) rp=fffffe800043dd70 addr=0 occurred in module "<unknown>" due to a NULL pointer dereference


sched: 
#pf Page fault
Bad kernel fault at addr
=0x0          
pid
=0, pc=0x0, sp=0xfffffe800043de68, eflags=0x10046
cr0: 8005003b
<pg,wp,ne,et,ts,mp,pe> cr4: 6f0<xmme,fxsr,pge,mce,pae,pse>
cr2: 
0 cr3: f8f4000 cr8: c
        rdi:              
286 rsi:             2000 rdx:              3f8
        rcx:               
11  r8: fffffffffbcc9eb0  r9: ffffffff82e46000
        rax:                
0 rbx:                0 rbp: fffffe800043de70
        r10: fffffffffbc4c3c0 r11:      290818a385a r12:                
0
        r13: ffffffff82751480 r14: ffffffff82e5a080 r15:                
0
        fsb: ffffffff80000000 gsb: ffffffff82e46000  ds:               
43
         es:               
43  fs:                0  gs:              1c3
        trp:                e err:               
10 rip:                0
         cs:               
28 rfl:            10046 rsp: fffffe800043de68
         ss:               
30

fffffe800043dc50 unix:die
+c8 ()
fffffe800043dd60 unix:trap
+12ec ()
fffffe800043dd70 unix:cmntrap
+140 ()
fffffe800043de70 
0 ()
fffffe800043de80 genunix:kdi_dvec_enter
+10 ()
fffffe800043deb0 unix:debug_enter
+37 ()
fffffe800043dee0 unix:abort_sequence_enter
+35 ()
fffffe800043df40 asy:async_rxint
+24d ()
fffffe800043df90 asy:asyintr
+c7 ()
fffffe800043dff0 unix:av_dispatch_autovect
+7b ()
fffffe8000401b30 unix:cmnint
+155 ()
fffffe8000401c40 unix:cpu_halt
+c5 ()
fffffe8000401c60 unix:idle
+116 ()
fffffe8000401c70 unix:thread_start
+8 ()

syncing file systems...
 done
dumping to 
/dev/dsk/c1t0d0s1, offset 429719552, content: kernel

本例中::msgbuf的输出中并没有找到什么有价值的信息,如e1000g驱动的错误消息,或者内核的错误消息;由于系统panic是我们通过kmdb强制产生的,因此调用栈的信息并不像分析panic时那样是非常重要的,而且,在本例中毫无用处,可以从调用栈看到,我们的console时重定向到串口设备上的,因此才会出现asy驱动的名字。


接着我们检查调度队列,来看看在CPU上和dispatch queue上的线程状态:

> ::cpuinfo -v
 ID ADDR             FLG NRUN BSPL PRI RNRN KRNRN SWITCH THREAD           PROC
  
0 fffffffffbc27730  1f    1    6 169   no    no t-3    fffffe80000bfc80 sched
                       
|    |    |
            RUNNING 
<--+    |    +--> PIL THREAD
              READY         
|          10 fffffe80000bfc80
           QUIESCED         
|           6 fffffe80000b9c80
             EXISTS         
|
             ENABLE         
+-->  PRI THREAD           PROC
                                   
99 fffffe80000d1c80 sched

 ID ADDR             FLG NRUN BSPL PRI RNRN KRNRN SWITCH THREAD           PROC
  
1 fffffffffbc2f260  1b    1    0  -1   no    no t-17   fffffe8000401c80 (idle)
                       
|    |
            RUNNING 
<--+    +-->  PRI THREAD           PROC
              READY                
60 fffffe80044d9c80 sched
             EXISTS
             ENABLE

系统中有两个CPU,我们先检查CPU 0相关的线程,共3个,状态如下:

fffffe80000bfc80 - 在CPU上正在运行,panic时,运行了3个tick,它的PIL是10,应该是时钟中断线程;
fffffe80000b9c80 - 该线程PIL是6,是中断线程,状态不明;
fffffe80000d1c80 - 是内核线程,调度优先级为99,在dispatch queue上,等待被CPU 0调度;

首先,我们检查正在CPU 0上运行的线程的状态:


> fffffe80000bfc80::thread -i
            ADDR    STATE  FLG PFLG SFLG   PRI  EPRI PIL             INTR
fffffe80000bfc80 onproc      
9    0    3   169     0  10 fffffe8000005c80

状态是onproc,果然是正在运行,用::findstack可以查看这个线程的调用栈:

> fffffe80000bfc80::findstack -v
stack pointer 
for thread fffffe80000bfc80: fffffe80000bf8e0
  fffffe80000bf930 apic_intr_enter
+0xc7(fffffffffbc27730, f)
  fffffe80000bf940 _interrupt
+0x13b()
  fffffe80000bfa60 pc_rtcget
+0xe3(fffffe80000bfa80)
  fffffe80000bfac0 pc_tod_get
+0x13()
  fffffe80000bfae0 tod_get
+0x11()
  fffffe80000bfb50 clock
+0x737()
  fffffe80000bfc00 cyclic_softint
+0xc9(fffffffffbc27730, 1)
  fffffe80000bfc10 cbe_softclock
+0x1a()
  fffffe80000bfc60 av_dispatch_softvect
+0x5f(a)
  fffffe80000bfc70 dosoftint
+0x32()

可以看出,它的确是时钟中断线程,clock函数是实际上solaris时钟中断线程需要执行的一个函数。

接着查看fffffe80000b9c80,这个线程的PIL是6,因为网卡的中断线程PIL就是6,所以很有可能它就是我们的网卡中断线程:

> fffffe80000b9c80::thread -i
            ADDR    STATE  FLG PFLG SFLG   PRI  EPRI PIL             INTR
fffffe80000b9c80 sleep       
9    0    3   165     0   6              n/a
> fffffe80000b9c80::findstack -v
stack pointer 
for thread fffffe80000b9c80: fffffe80000b9a70
[ fffffe80000b9a70 resume_from_intr
+0xbb() ]
  fffffe80000b9ab0 swtch
+0x9f()
  fffffe80000b9b50 turnstile_block
+0x76b(ffffffff93338a00, 1, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe80000b9bb0 rw_enter_sleep
+0x1de(ffffffff82f76288, 1)
  fffffe80000b9c00 e1000g_intr
+0x94(ffffffff82f76000)
  fffffe80000b9c60 av_dispatch_autovect
+0x7b(1b)
  fffffe80000b9c70 intr_thread
+0x50()

果然,e1000g_intr告诉我们,这是e1000g网卡驱动的中断处理例程,即ISR。

在接下来检查第3个线程前,我们在网卡驱动函数的调用栈中,发现了一个有趣的信息,那就是这个网卡中断在尝试获得一个rwlock(读写锁)未果,最后睡眠了:

e1000g_intr -> rw_enter_sleep -> turnstile_block -> swtch

rw_enter_sleep则告诉我们它尝试获得rwlock失败;
turnstile_block告诉我们它被置入turnstile队列,即一种特殊的sleep queue;
swtch函数,告诉我们它已经完成上下文切换;

上面就是典型的尝试获得rwlock未果而睡眠的调用栈;

查看OpenSolaris的源代码,可以知道,turnstile_block的第三个参数就是rwlock的地址:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/turnstile.c#turnstile_block


int
turnstile_block(turnstile_t 
*ts, int qnum, void *sobj, sobj_ops_t *sobj_ops,
    kmutex_t 
*mp, lwp_timer_t *lwptp)
{
....................
}

那么,我们就可以用turnstile_block的第三个参数的地址来检查rwlock的状态:

> ffffffff82f76288::rwlock
            ADDR      OWNER
/COUNT FLAGS          WAITERS
ffffffff82f76288        READERS
=1  B011 ffffffff838470c0 (W)
                                                                 
| |  fffffe800027bc80 (R)
                      WRITE_WANTED 
-------+|   fffffe80000ddc80 (R)
                           HAS_WAITERS 
--------+ fffffe80000b9c80 (R)

可以看到,有4个内核线程阻塞在这个rwlock上,其中1个写者和3个读者,所以WRITE_WANTED和HAS_WAITERS位都置1了,并且最重要的是,该rwlock的具体类型是读锁,因为在OWNER/COUNT域的值是拥有锁的读者数,即READERS=1,这表明这是一个读锁;如果是写锁,那么OWNER/COUNT就应该是拥有写锁的内核线程地址;

我们可以查看阻塞在该rwlock上的4个线程的调用栈,它们全都和e1000g驱动有关:

> ffffffff82f76288::walk blocked |::findstack -v
stack pointer 
for thread fffffe80000b9c80: fffffe80000b9a70
[ fffffe80000b9a70 resume_from_intr
+0xbb() ]
  fffffe80000b9ab0 swtch
+0x9f()
  fffffe80000b9b50 turnstile_block
+0x76b(ffffffff93338a00, 1, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe80000b9bb0 rw_enter_sleep
+0x1de(ffffffff82f76288, 1)
  fffffe80000b9c00 e1000g_intr
+0x94(ffffffff82f76000)
  fffffe80000b9c60 av_dispatch_autovect
+0x7b(1b)
  fffffe80000b9c70 intr_thread
+0x50()
stack pointer 
for thread fffffe80000ddc80: fffffe80000dd9d0
[ fffffe80000dd9d0 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe80000dda10 swtch
+0x167()
  fffffe80000ddab0 turnstile_block
+0x76b(ffffffff93338a00, 1, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe80000ddb10 rw_enter_sleep
+0x1de(ffffffff82f76288, 1)
  fffffe80000ddb40 e1000g_tx_cleanup
+0x56(ffffffff82f76000)
  fffffe80000ddb80 e1000g_LocalTimer
+0x19(ffffffff82f76000)
  fffffe80000ddbd0 callout_execute
+0xb1(ffffffff80a3e000)
  fffffe80000ddc60 taskq_thread
+0x1a7(ffffffff826be7a0)
  fffffe80000ddc70 thread_start
+8()
stack pointer 
for thread fffffe800027bc80: fffffe800027b1a0
[ fffffe800027b1a0 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe800027b1e0 swtch
+0x167()
  fffffe800027b280 turnstile_block
+0x76b(ffffffff93338a00, 1, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe800027b2e0 rw_enter_sleep
+0x1de(ffffffff82f76288, 1)
  fffffe800027b320 e1000g_m_tx
+0x3f(ffffffff82f76000, ffffffff9054d540)
  fffffe800027b340 dls_tx
+0x1d(ffffffff82f2ebe8, ffffffff9054d540)
  fffffe800027b370 dld_tx_single
+0x2a(ffffffff83a75888, ffffffff9054d540)
  fffffe800027b400 proto_unitdata_req
+0x1a0(ffffffff83a75888, ffffffff9ad3c970, ffffffff9ad3f780)
  fffffe800027b420 dld_proto
+0x84(ffffffff83a75888, ffffffff9ad3f780)
  fffffe800027b460 dld_wput
+0xe2(ffffffff894ab138, ffffffff9ad3f780)
  fffffe800027b4d0 putnext
+0x22b(ffffffff8ed2de10, ffffffff9ad3f780)
  fffffe800027b5a0 ar_xmit
+0x2d3(ffffffff84eef8e8, 18004, ffffffff83717840, ffffffff9a09046c, ffffffff837177f0, 

ffffffff9a090468
  , ffffffff837177f0)
  fffffe800027b620 ar_query_xmit
+0xf2(ffffffff8ed2c798, ffffffff8ed25bd8)
  fffffe800027b690 ar_entry_query
+0x361(ffffffff894abd10, ffffffff9a099240)
  fffffe800027b6d0 ar_cmd_dispatch
+0x12e(ffffffff894abd10, ffffffff9a099240)
  fffffe800027b790 ar_rput
+0x62c(ffffffff894abd10, ffffffff9a099240)
  fffffe800027b800 putnext
+0x22b(ffffffff894ac7e8, ffffffff9a099240)
  fffffe800027b940 ip_newroute
+0xf4e(ffffffff919c2110, ffffffffab8dbb80, f603000b, 0, ffffffff9187e000, 0)
  fffffe800027ba00 ip_output
+0xc7b(ffffffff9187e000, ffffffffab8dbb80, ffffffff919c2110, 2)
  fffffe800027bad0 tcp_send_data
+0x174(ffffffff9187e200, ffffffff919c2110, ffffffffab8dbb80)
  fffffe800027bb20 tcp_timer
+0x942(ffffffff9187e000)
  fffffe800027bb60 tcp_timer_handler
+0x37(ffffffff9187e000, ffffffff919085f8, ffffffff82e8bf00)
  fffffe800027bbf0 squeue_drain
+0x1e0(ffffffff82e8bf00, 2, af62fce930)
  fffffe800027bc60 squeue_worker
+0x10e(ffffffff82e8bf00)
  fffffe800027bc70 thread_start
+8()
stack pointer 
for thread ffffffff838470c0: fffffe8000a38890
[ fffffe8000a38890 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe8000a388d0 swtch
+0x167()
  fffffe8000a38970 turnstile_block
+0x76b(00, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe8000a389d0 rw_enter_sleep
+0x16b(ffffffff82f76288, 0)
  fffffe8000a38a40 e1000g_m_stat
+0x44(ffffffff82f76000, 3e8, fffffe8000a38a68)
  fffffe8000a38a80 mac_stat_get
+0x73(ffffffff83318a88, 3e8)
  fffffe8000a38ad0 i_dls_stat_update
+0x67(ffffffff894b4640, 0)
  fffffe8000a38ca0 read_kstat_data
+0x142(fffffe8000a38e9c, 80c8b80, 100001)
  fffffe8000a38ce0 kstat_ioctl
+0x4a(5a00000000, 4b02, 80c8b80, 100001, ffffffff9067d858, fffffe8000a38e9c)
  fffffe8000a38d20 cdev_ioctl
+0x48(5a00000000, 4b02, 80c8b80, 100001, ffffffff9067d858, fffffe8000a38e9c)
  fffffe8000a38d60 spec_ioctl
+0x86(ffffffff82f48880, 4b02, 80c8b80, 100001, ffffffff9067d858, fffffe8000a38e9c)
  fffffe8000a38dc0 fop_ioctl
+0x37(ffffffff82f48880, 4b02, 80c8b80, 100001, ffffffff9067d858, fffffe8000a38e9c)
  fffffe8000a38ec0 ioctl
+0x16b(4, 4b02, 80c8b80)
  fffffe8000a38f10 sys_syscall32
+0x101()

那么,现在的问题是,这样的情况是否正常呢?是否它们和系统hang有关呢?

我们知道,Linux的中断处理函数中是只能用自旋锁的,中断处理函数阻塞将会导致灾难。
和Linux不同,Solaris的中断服务是由中断线程来完成的,中断线程中可以阻塞并睡眠;因此,到目前为止,似乎没有什么异常。

但是,考虑死锁的情况,如果拥有该rwlock的线程因为某种原因而无法释放该锁,那么这4个线程就永远无法得到执行,这样肯定就不是正常情况了。

因此,我们需要找到这个rwlock的拥有者,检查它的状态是否正确。

寻找锁的拥有者

我们把系统内所有内核线程的栈全部得到,并保存到一个临时文件中:

>::log -/tmp/a.log
>::threadlist -v
>::log -d

然后,用vi打开这个临时文件a.log,查找包含e1000g的所有线程。

在a.log里一共有5个e1000g线程,其中4个是阻塞在那个rwlock上的线程,剩下的唯一1个的调用栈如下:

stack pointer for thread fffffe80044e5c80: fffffe80044e5880
[ fffffe80044e5880 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe80044e58c0 swtch
+0x167()
  fffffe80044e5930 cv_timedwait
+0xcf(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e59c0 cv_timedwait_sig
+0x2cc(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e5a70 e1000g_send
+0x136(ffffffff82f76370, ffffffffac2fce40)
  fffffe80044e5ab0 e1000g_m_tx
+0x6f(ffffffff82f76000, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5ad0 dls_tx
+0x1d(ffffffff82f2ec80, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5b20 dld_wsrv
+0xcc(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b50 runservice
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b80 queue_service
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5bc0 stream_service
+0x73(ffffffff83905740)
  fffffe80044e5c60 taskq_d_thread
+0xbb(ffffffff833af820)
  fffffe80044e5c70 thread_start
+8()


那么这个线程是否是那个rwlock的唯一读者呢?如果手头有代码的话,那就容易验证了;只需要看一下e1000g_m_tx的源代码和上面的调用栈既可以知道了;可惜手头没有源代码,只能看反汇编的代码了:

> e1000g_m_tx::dis
e1000g_m_tx:                    pushq  
%rbp
e1000g_m_tx
+1:                  movq   %rsp,%rbp
e1000g_m_tx
+4:                  subq   $0x10,%rsp
e1000g_m_tx
+8:                  pushq  %r12
e1000g_m_tx
+0xa:                pushq  %r13
e1000g_m_tx
+0xc:                pushq  %r14
e1000g_m_tx
+0xe:                pushq  %r15
e1000g_m_tx
+0x10:               movq   %rdi,-0x8(%rbp)
e1000g_m_tx
+0x14:               movq   %rsi,-0x10(%rbp)
e1000g_m_tx
+0x18:               movq   %rsi,%r13
e1000g_m_tx
+0x1b:               movq   %rdi,%r14
e1000g_m_tx
+0x1e:               movq   %r14,%r15
e1000g_m_tx
+0x21:               addq   $0x370,%r15
e1000g_m_tx
+0x28:               movq   %r14,%rdi
e1000g_m_tx
+0x2b:               addq   $0x288,%rdi
e1000g_m_tx
+0x32:               movq   %rdi,%r12
e1000g_m_tx
+0x35:               movl   $0x1,%esi
e1000g_m_tx
+0x3a:               call   +0xb2ce471       <rw_enter>
e1000g_m_tx
+0x3f:               cmpl   $0x0,0x238(%r14)
e1000g_m_tx
+0x47:               jne    +0xb     <e1000g_m_tx+0x54>
e1000g_m_tx
+0x49:               movq   %r13,%rdi
e1000g_m_tx
+0x4c:               call   +0xb4b7e1f       <freemsgchain>
e1000g_m_tx
+0x51:               xorq   %r13,%r13
e1000g_m_tx
+0x54:               testq  %r13,%r13
e1000g_m_tx
+0x57:               je     +0x28    <e1000g_m_tx+0x81>
e1000g_m_tx
+0x59:               movq   0x0(%r13),%r14
e1000g_m_tx
+0x5d:               xorq   %r8,%r8
e1000g_m_tx
+0x60:               movq   %r8,0x0(%r13)
e1000g_m_tx
+0x64:               movq   %r15,%rdi
e1000g_m_tx
+0x67:               movq   %r13,%rsi
e1000g_m_tx
+0x6a:               call   +0x31    <e1000g_send>
e1000g_m_tx
+0x6f:               testl  %eax,%eax
e1000g_m_tx
+0x71:               je     +0xa     <e1000g_m_tx+0x7d>
e1000g_m_tx
+0x73:               movq   %r14,%r13
e1000g_m_tx
+0x76:               testq  %r14,%r14
e1000g_m_tx
+0x79:               jne    -0x22    <e1000g_m_tx+0x59>
e1000g_m_tx
+0x7b:               jmp    +0x4     <e1000g_m_tx+0x81>
e1000g_m_tx
+0x7d:               movq   %r14,0x0(%r13)
e1000g_m_tx
+0x81:               movq   %r12,%rdi
e1000g_m_tx
+0x84:               call   +0xb2ce4a7       <rw_exit>
e1000g_m_tx
+0x89:               movq   %r13,%rax
e1000g_m_tx
+0x8c:               popq   %r15
e1000g_m_tx
+0x8e:               popq   %r14
e1000g_m_tx
+0x90:               popq   %r13
e1000g_m_tx
+0x92:               popq   %r12
e1000g_m_tx
+0x94:               leave  
e1000g_m_tx
+0x95:               ret    

显然,e1000g_m_tx在调用e1000g_send时,已经执行过rw_enter了,而该线程却阻塞在cv_timedwait上,状态是sleep:

> fffffe80044e5c80::thread -i  
            ADDR    STATE  FLG PFLG SFLG   PRI  EPRI PIL             INTR
fffffe80044e5c80 sleep       
8    0    3    60     0   0              n/a

那么这个线程有可能被唤醒执行吗?如果可以的话,死锁就不应该发生。这就需要进一步检查这个线程的状态。

关于cv_timedwait

Kernel Functions for Drivers                          condvar(9F)

NAME
     condvar,   cv_init,    cv_destroy,    cv_wait,    cv_signal,
     cv_broadcast,  cv_wait_sig, cv_timedwait, cv_timedwait_sig 
-
     condition variable routines

SYNOPSIS
     #include 
<sys/ksynch.h>
     ..................................................
     ..................................................
     ..................................................

     clock_t cv_timedwait(kcondvar_t 
*cvp, kmutex_t *mp, clock_t timeout);

     clock_t cv_timedwait_sig(kcondvar_t 
*cvp, kmutex_t *mp, clock_t timeout);


     timeout   A  time,  
in  absolute  ticks  since  boot,   when
               cv_timedwait()    or   cv_timedwait_sig()   should
               
return.

可以看到,cv_timedwait的第3个参数就是就是时间参数,从前面的调用栈里,就可以找到,是1036d;
到了这个时间,cv_timedwait就应该返回,线程也就被唤醒;那么,时间到了吗?我们查看一下:

> fffffe80044e5c80::thread -d
            ADDR         DISPTIME BOUND PR
fffffe80044e5c80            1036c    
-1  0
> 1036d-1036c=D
                
1             
> *lbolt=X
                18a4f
> 18a4f-1036c=D
                
34531 

可以看到,线程fffffe80044e5c80的DISPTIME是1036c,一个tick后就应该被唤醒,可是系统并没有被唤醒,在我们强制系统crashdump时,滴答值,即lbolt,已经累加到18a4f,也就是过了规定时间后的34531个tick,线程仍旧在sleep。

这就意味着,fffffe80044e5c80永远也不会被唤醒,那么其它4个阻塞在rwlock的线程也永远不会被唤醒;我们记得其中之一就是中断线程,那么e1000g驱动就永远不会相应网卡中断了。显然,这已经是bug了;

可是,为什么cv_timedwait没有按照手册上规定的行为工作呢?

感兴趣的话,就看内核源代码。

cv_timedwait调用realtime_timeout在内核的callout table注册一项,在指定的时间上注册执行setrun函数,该函数的参数就是调用cv_timedwait的线程,即当前内核线程的指针kthread_t:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/condvar.c#199

/*
 * Same as cv_wait except the thread will unblock at 'tim'
 * (an absolute time) if it hasn't already unblocked.
 *
 * Returns the amount of time left from the original 'tim' value
 * when it was unblocked.
 
*/
clock_t
cv_timedwait(kcondvar_t 
*cvp, kmutex_t *mp, clock_t tim)
{
        kthread_t 
*= curthread;
        timeout_id_t id;
        clock_t timeleft;
        
int signalled;
         
        
if (panicstr)
                
return (-1);
        
        timeleft 
= tim - lbolt;
        
if (timeleft <= 0)
                
return (-1);
        id 
= realtime_timeout((void (*)(void *))setrun, t, timeleft);
        thread_lock(t);        
/* lock the thread */
        cv_block((condvar_impl_t 
*)cvp);
        thread_unlock_nopreempt(t);
        mutex_exit(mp);
        
if ((tim - lbolt) <= 0)        /* allow for wrap */
        setrun(t);
        swtch();

注册在callout table中的setrun函数会到期执行,就调用setrun_locked把当时的线程唤醒:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/disp/thread.c#1161


void
setrun(kthread_t 
*t)
{
        thread_lock(t);
        setrun_locked(t);
        thread_unlock(t);
}

对本例来说,就是把调用过cv_timedwait,处于sleep状态的线程唤醒:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/disp/thread.c#1099

/*
 * Set the thread running; arrange for it to be swapped in if necessary.
 
*/
void
setrun_locked(kthread_t 
*t)
{
        ASSERT(THREAD_LOCK_HELD(t));
        
if (t->t_state == TS_SLEEP) {
        
/*
         * Take off sleep queue.
         
*/
        SOBJ_UNSLEEP(t
->t_sobj_ops, t);

因此函数cv_timedwait的实现机制是依赖于Solaris内核callout队列机制,如果cv_timedwait没有按照手册上规定的行为工作,则很有可能是因为callout机制出了问题。

关于callout队列

那么,系统callout机制是否工作正常呢?

首先看调用cv_timedwait不能超时返回的线程:

stack pointer for thread fffffe80044e5c80: fffffe80044e5880
[ fffffe80044e5880 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe80044e58c0 swtch
+0x167()
  fffffe80044e5930 cv_timedwait
+0xcf(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e59c0 cv_timedwait_sig
+0x2cc(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e5a70 e1000g_send
+0x136(ffffffff82f76370, ffffffffac2fce40)
  fffffe80044e5ab0 e1000g_m_tx
+0x6f(ffffffff82f76000, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5ad0 dls_tx
+0x1d(ffffffff82f2ec80, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5b20 dld_wsrv
+0xcc(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b50 runservice
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b80 queue_service
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5bc0 stream_service
+0x73(ffffffff83905740)
  fffffe80044e5c60 taskq_d_thread
+0xbb(ffffffff833af820)
  fffffe80044e5c70 thread_start
+8()

检查系统全局的callout队列,正如我们之前发现的,这个线程对应的callout表项已经严重过期了:

> ::callout ! grep fffffe80044e5c80
setrun fffffe80044e5c80 3ffffffffffe1a80 1036d (T
-33730)

其中T-33730表示已经过期了33730个tick。

用mdb打印出所有callout表项,我们发现,系统中有过期的表项还有很多,用wc算一下,有2573个。

> ::callout
FUNCTION ARGUMENT ID TIME 
sigalarm2proc ffffffff9569aae0 7fffffffffffc010 
144a1 (T
-17038)
sigalarm2proc ffffffff91bb7510 7fffffffffffe010 
14484 (T-17067)
sigalarm2proc ffffffff9569c380 7fffffffffffc020 
144a1 (T
-17038)
sigalarm2proc ffffffff95428d48 7fffffffffffc030 
144a1 (T
-17038)
sigalarm2proc ffffffff91bb8db0 7fffffffffffe030 
14483 (T-17068)
sigalarm2proc ffffffff9542b238 7fffffffffffc040 
144a1 (T
-17038)
.....................[snipped].................................... ................................

> ::callout ! grep "T-" | wc -l
2573

看来callout机制似乎失灵了,这也是导致cv_timedwait的不工作的直接原因。

下面我们就看一下callout到底出了什么问题。这还得从callout的代码开始看起。

首先,系统在每个tick执行时钟中断处理时进入clock例程,这个例程会调用callout_schedule来处理全局的callout队列:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/clock.c#692

static void
clock(
void)
{
        ..........................
        ..........................
        ..........................

        
/*
         * Schedule timeout() requests if any are due at this time.
         
*/
        callout_schedule();

在callout_schedule里,会循环遍历所有调出表,把调出表的入口传递给callout_schedule_1:

/*
 * Schedule callouts for all callout tables.  Called by clock() on each tick.
 
*/

void
callout_schedule(
void)
{
    
int f, t;
    
         
if (cpr_stop_callout)
            
return;

         
for (t = 0; t < CALLOUT_NTYPES; t++)
            
for (f = 0; f < callout_fanout; f++)
                 callout_schedule_1(callout_table[CALLOUT_TABLE(t, f)]);
}

而在callout_schedule_1会遍历给定调出表中的调出项,选择用两种不同的方式执行callout_execute。

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/callout.c#295

/*
 * Schedule any callouts that are due on or before this tick.
 
*/
static void
callout_schedule_1(callout_table_t 
*ct)
{
     callout_t 
*cp;
     clock_t curtime, runtime;

     mutex_enter(
&ct->ct_lock);
     ct
->ct_curtime = curtime = lbolt;
     
while (((runtime = ct->ct_runtime) - curtime) <= 0) {
         
for (cp = ct->ct_lbhash[CALLOUT_LBHASH(runtime)];
             cp 
!= NULL; cp = cp->c_lbnext) {
             
if (cp->c_runtime != runtime ||
                 (cp
->c_xid & CALLOUT_EXECUTING))
                 
continue;
            mutex_exit(
&ct->ct_lock);
             
if (ct->ct_taskq == NULL)
                 softcall((
void (*)(void *))callout_execute, ct);
             
else
                 (
void) taskq_dispatch(ct->ct_taskq,
                     (task_func_t 
*)callout_execute, ct,
                    KM_NOSLEEP);
             
return;
        }
         ct
->ct_runtime++;
     }
     mutex_exit(
&ct->ct_lock);
}

总结下来callout队列的执行通常是经过如下code path:

1. softcall

clock -> callout_schedule -> callout_schedule_1 ->通过softcall产生一个PIL为1的软中断执行callout_execute

2. taskq

clock -> callout_schedule -> callout_schedule_1 ->通过dipatch一个独立的taskq线程来执行callout_execute

下面看看callout_execute的实现:

http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/callout.c#241

/*
 * Do the actual work of executing callouts.  This routine is called either
 * by a taskq_thread (normal case), or by softcall (realtime case).
 
*/
static void
callout_execute(callout_table_t 
*ct)
{
        callout_t    
*cp;
        callout_id_t    xid;
        clock_t        runtime;
        timestruc_t    now;
        int64_t        hresms;
        
        mutex_enter(
&ct->ct_lock);
        ....[snipped]..............
    cp
->c_executor = curthread;
    cp
->c_xid = xid |= CALLOUT_EXECUTING;
        mutex_exit(
&ct->ct_lock);
        DTRACE_PROBE1(callout__start, callout_t 
*, cp);
        (
*cp->c_func)(cp->c_arg);
        DTRACE_PROBE1(callout__end, callout_t 
*, cp);
        mutex_enter(
&ct->ct_lock);
        ....[snipped]..............
        mutex_exit(
&ct->ct_lock);
}

我们看到,在callout_execute执行中会用到mutex_enter(&ct->ct_lock)来保证互斥访问callout表项的内容,但在执行真正的定时器函数时,它会调用mutex_exit(&ct->ct_lock)释放掉锁。因此,可以有多个taskq线程或者软中断并发执行调出函数,而不会相互影响。

此前,我没仔细看callout_execute的代码,犯了一个严重错误,幸好有朋友指出,在这里再次表示谢意。希望之前的错误没有误导大家。

回过头来看线程fffffe80000ddc80的调用栈,显然它是由e1000g驱动调用timeout(9F)注册的e1000g_LocalTimer函数,而且callout_execute是由单独的taskq线程执行的:

stack pointer for thread fffffe80000ddc80: fffffe80000dd9d0
[ fffffe80000dd9d0 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe80000dda10 swtch
+0x167()
  fffffe80000ddab0 turnstile_block
+0x76b(ffffffff93338a00, 1, ffffffff82f76288, fffffffffbc05908, 00)
  fffffe80000ddb10 rw_enter_sleep
+0x1de(ffffffff82f76288, 1)
  fffffe80000ddb40 e1000g_tx_cleanup
+0x56(ffffffff82f76000)
  fffffe80000ddb80 e1000g_LocalTimer
+0x19(ffffffff82f76000)
  fffffe80000ddbd0 callout_execute
+0xb1(ffffffff80a3e000)
  fffffe80000ddc60 taskq_thread
+0x1a7(ffffffff826be7a0)
  fffffe80000ddc70 thread_start
+8()

这个线程执行过程中,又因为等待一个读写锁而睡眠,我们前面分析出这个锁的所有者是fffffe80044e5c80,它因为调用cv_timedwait而睡眠等待它被callout机制来唤醒:

stack pointer for thread fffffe80044e5c80: fffffe80044e5880
[ fffffe80044e5880 _resume_from_idle
+0xf8() ]
  fffffe80044e58c0 swtch
+0x167()
  fffffe80044e5930 cv_timedwait
+0xcf(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e59c0 cv_timedwait_sig
+0x2cc(ffffffff82f76390, ffffffff82f76388, 1036d)
  fffffe80044e5a70 e1000g_send
+0x136(ffffffff82f76370, ffffffffac2fce40)
  fffffe80044e5ab0 e1000g_m_tx
+0x6f(ffffffff82f76000, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5ad0 dls_tx
+0x1d(ffffffff82f2ec80, ffffffffa21f8180)
  fffffe80044e5b20 dld_wsrv
+0xcc(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b50 runservice
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5b80 queue_service
+0x42(ffffffff894acb70)
  fffffe80044e5bc0 stream_service
+0x73(ffffffff83905740)
  fffffe80044e5c60 taskq_d_thread
+0xbb(ffffffff833af820)
  fffffe80044e5c70 thread_start
+8()

而cv_timedwait是通过realtime_timeout注册callout表项的,这意味着,callout_execute要通过softcall机制来执行,进而调用到setrun函数唤醒该线程。

而我们已经知道,fffffe80044e5c80调用cv_timedwait后从未返回,而且已经严重过期: 

> ::callout ! grep fffffe80044e5c80
setrun fffffe80044e5c80 3ffffffffffe1a80 1036d (T
-33730)

那么,为什么会这样呢?很自然,我们需要了解softcall是如何实现的。

关于softcall

http://cvs.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/softint.c#103

/*
 * Call function func with argument arg
 * at some later time at software interrupt priority
 
*/
void
softcall(
void (*func)(void *), void *arg)
{
        softcall_t 
*sc;

        
/*      
         * protect against cross-calls
         
*/
        mutex_enter(
&softcall_lock);
        
/* coalesce identical softcalls */
        
for (sc = softhead; sc != 0; sc = sc->sc_next) {
                
if (sc->sc_func == func && sc->sc_arg == arg) {
                        mutex_exit(
&softcall_lock);
                        
return
                }       
        }       

        
if ((sc = softfree) == 0)
                panic(
"too many softcalls");
        softfree 
= sc->sc_next;
        sc
->sc_func = func; 
        sc
->sc_arg = arg;
        sc
->sc_next = 0;

        
if (softhead) {
                softtail
->sc_next = sc;
                softtail 
= sc;
                mutex_exit(
&softcall_lock);
        } 
else {
                softhead 
= softtail = sc;
                
if (softcall_state == SOFT_DRAIN)
                        
/*      
                         * softint is already running; no need to
                         * raise a siron. Due to lock protection of
                         * softhead / softcall state, we know
                         * that softint() will see the new addition to
                         * the softhead queue.
                         
*/
                        mutex_exit(
&softcall_lock);
                
else {  
                        softcall_state 
= SOFT_PEND;
                        mutex_exit(
&softcall_lock);
                        siron();
                }
        }
}

可以看到,softcall会把需要执行的函数放入一个内核全局的队列并交由系统处理,softhead指针可以访问这个队列:

http://cvs.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/softint.c#73

static softcall_t softcalls[NSOFTCALLS], *softhead, *softtail, *softfree;

从源代码里,我们看到,全局变量softcall_state用来标识当前softcall队列的状态,首次排队时,队列状态会被置为待处理态,SOFT_PEND。然后调用一个siron()来在CPU上产生一个软中断。

其中,softcall_state的状态定义如下:

http://cvs.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/softint.c#60

/*
 * Defined states for softcall processing.
 
*/
#define SOFT_IDLE               0x01    /* no processing is needed */
#define SOFT_PEND               0x02    /* softcall list needs processing */
#define SOFT_DRAIN              0x04    /* the list is being processed */

下面我们就用mdb遍历这个队列,发现队列中有2个待执行的callout_execute调用:

>*softhead::list softcall_t sc_next|::print softcall_t
{
     sc_func 
= callout_execute
     sc_arg 
= 0xffffffff80219000
     sc_next 
= softcalls+0x1290
}
{
     sc_func 
= callout_execute
     sc_arg 
= 0xffffffff80216000
     sc_next 
= 0
}
 
>softcall_state/J
softcall_state:
softcall_state: 
2        

      
 
mdb读出当时队列状态是0x2,就是SOFT_PEND,待处理状态。

那么我们阻塞在cv_timedwait上的线程fffffe80044e5c80,是否属于这两个待处理的callout_execute之一呢?

sc_arg是callout_execute的参数,类型是callout_table_t,我们用mdb查看一下:

> 0xffffffff80219000::print callout_table_t
{
    ct_lock 
= {
        _opaque 
= [ 0 ]
    }
    ct_freelist 
= 0xffffffffad201c38
    ct_curtime 
= 0x1872f
    ct_runtime 
= 0x1036d
    ct_taskq 
= 0
    ct_short_id 
= 0x3ffffffffffe1a80
    ct_long_id 
= 0x7ffffffffffd91a0
    ct_idhash 
= [ 00xffffffffa40a95600xffffffffa40a96000xffffffffa40a97400xffffffffa40a98800xffffffffa40a9970
0xffffffffa9383ce00xffffffffa40a9b500xffffffffa40a9c400xffffffffa40a9d300xffffffffa40a9e700xffffffffa409f068
0xffffffffa409f1080xffffffffa409f2480xffffffffa409f3380xffffffffa409f4780xffffffffa409f5680xffffffffa409f6a8
0xffffffffa409f7980xffffffffa409f8880xffffffffa9383c900xffffffffa409fa680xffffffffa1a2e8780xffffffffa409fb08
0xffffffffacfbb4c80xffffffffa409fd380xffffffffa1a2eeb80xffffffffa40ba0080xffffffffa40ba1980xffffffffa40ba2d8
0xffffffffa40ba3c80xffffffffa40ba4b8, ... ]
    ct_lbhash 
= [ 00000xffffffffad188ca0000000000xffffffff8ff5a658000xffffffff8276e8780000
00000000000xffffffffad1d0528, ... ]
}

非常的幸运,ct_short_id链表里的第一个项就是我们cv_timedwait注册的那个setrun的表项,我们不用再遍历整个链表了:)

> ::callout ! grep fffffe80044e5c80
setrun fffffe80044e5c80 3ffffffffffe1a80 1036d (T
-33730)

看来,cv_timedwait没有按照预想原因返回的根源我们找到了,是softcall队列严重推迟引起的,而且,看起来softcall队列永远不可能继续被处理了。


那么为什么会这样呢?很自然我们想到要查看CPU的状态,因为softcall队列是软中断处理的,软中断线程的PIL一般是1,比一般线程的优先级都要高,除非CPU上有其它中断,否则应该会立即得到处理。

> ::cpuinfo -v
 ID ADDR             FLG NRUN BSPL PRI RNRN KRNRN SWITCH THREAD           PROC
  
0 fffffffffbc27730  1f    1    6 169   no    no t-3    fffffe80000bfc80 sched
                       
|    |    |
            RUNNING 
<--+    |    +--> PIL THREAD
              READY         
|          10 fffffe80000bfc80
           QUIESCED         
|           6 fffffe80000b9c80
             EXISTS         
|
             ENABLE         
+-->  PRI THREAD           PROC
                                   
99 fffffe80000d1c80 sched

 ID ADDR             FLG NRUN BSPL PRI RNRN KRNRN SWITCH THREAD           PROC
  
1 fffffffffbc2f260  1b    1    0  -1   no    no t-17   fffffe8000401c80 (idle)
                       
|    |
            RUNNING 
<--+    +-->  PRI THREAD           PROC
              READY                
60 fffffe80044d9c80 sched
             EXISTS
             ENABLE

其实,前面我们已经看到系统中有两个CPU, CPU1是空闲的,而CPU0的BSPL是6,意味着6以下的中断都不能打断当前执行的线程,而这个BSPL正是网卡中断线程设置的,用来屏蔽低优先级中断。

因为我们的softcall队列保持了相当长的PEND状态,那就意味着似乎这些待处理的softcall被分配到CPU0上来执行。

是不是这样呢?我们可以用mdb检查CPU结构cpu_t中成员machcpu的状态,即可知到softcall被分配到了哪一个CPU上:

CPU0:

 
> fffffffffbc27d10::print struct machcpu mcpu_softinfo
{
    mcpu_softinfo.st_pending 
= 0x416
}

CPU 
1:

 
> fffffffffbc2f840::print struct machcpu mcpu_softinfo
{
    mcpu_softinfo.st_pending 
= 0x404
}

可以看到,CPU0上有PIL 1,2,4,10的中断待处理。CPU1有4和10待处理。其中PIL为1的中断就是处理softcall队列的软中断。
如果用mdb查看,该软中断处理函数是softlevel1,PIL是1:

> ::softint                                 
ADDR             PEND PIL ARG1             ARG2            ISR(s)
ffffffff8277a5c0 
0    1   ffffffff8048da80 0               errorq_intr
fffffffffbc05ae8 
0    1   0                0               softlevel1
ffffffff8277a4c0 
0    2   ffffffff8048dd00 0               errorq_intr
fffffffffbc00070 
0    2   0                0               cbe_low_level
ffffffff83a706c0 
0    4   ffffffff90004d18 0               ghd_doneq_process
ffffffff8ed31880 
0    4   ffffffff90004d18 0               ghd_timeout_softintr
ffffffff83946e00 
0    4   ffffffff8f046c40 0               power_soft_intr
ffffffff83a70c00 
0    4   ffffffff83b1b000 0               bge_chip_factotum
ffffffff83a70cc0 
0    4   ffffffff83b1b000 0               bge_reschedule
ffffffff8277a2c0 
0    4   0                0               asysoftintr
ffffffff82f4d100 
0    9   ffffffff82f76370 0               e1000g_tx_softint_worker
ffffffff82f4df00 
0    9   ffffffff82f86370 0               e1000g_tx_softint_worker
ffffffff833b3e80 
0    9   ffffffff801af7e8 0               hcdi_soft_intr
ffffffff8277a000 
0    9   ffffffff801afb68 0               hcdi_soft_intr
fffffffffbc00030 
0    10  0                0               cbe_softclock 

但实际上我们前面也知道,CPU0上的网卡中断线程fffffe80000b9c80已经睡眠在了读写锁上,而读写锁的主人fffffe80044e5c80,此刻却在callout队列中等待被唤醒来继续执行。
而callout的执行又依赖于CPU0能够处理softcall队列中callout_execute,但CPU0上的软中断已经被网卡中断线程fffffe80000b9c80通过BSPL屏蔽掉了。
此时,死锁已经发生,线程fffffe80000b9c80和fffffe80044e5c80永远的互相等待下去了。

当然,上述死锁条件的成立还得基于以下假设:

softcall一旦被分派,就不能重新调度到其它CPU上。本例中,即使CPU1空闲,也不能通过cross-call,或者叫处理器间中断来重新分配softcall队列的处理。

显然,这个假设似乎不合道理,如果真是这样的话,那可是内核的bug,我们的分析再次陷入困境。

因此,只好发邮件给OpenSolaris.org社区的code邮件列表了,终于,这个假设得到了确认,因为内核中这两个bug,我们的假设是成立的:

http://www.opensolaris.org/jive/thread.jspa?threadID=38081&tstart=30

http://www.opensolaris.org/jive/thread.jspa?threadID=38118&tstart=30

6292092 callout should not be blocked by interrupts from executing realtime timeouts
6540436 kpreempt() needs a more reliable way to generate level1 intr

如果上面两个内核的bug被修复,死锁还会发生吗?

答案不难得出:如果是SMP系统,大概不会发生了。但UP系统,单CPU,即便没有了上面两个bug,系统一样会死锁。

所以,这个死锁到底还是e1000g驱动的问题。好在这只是e1000g试验版本的一个错误,显然,我们在中断处理函数中引入读写锁是有问题的。


小结


1. 系统hang的root cause是e1000g的rwlock的不当使用,导致死锁的发生;

2. 关于callout

e1000g_LocalTimer显然是e1000g注册的定时器函数,但在这个函数中却试图使用一个rwlock,而导致了在callout_execute调用中的睡眠。而我们知道,callout_execute睡眠会引起系统全局的callout table被锁住,callout机制无法使用;因此要避免在e1000g_LocalTimer中调用引起阻塞的代码或者函数;

3. Solaris Internal第二版的bug:

解决这个问题的事后,偶然发现Solaris Internal第二版的英文原版836页第17章图17.6存在一个bug。

这个图是关于rwlock的,其中关于读锁的图中,关于读者记数器的起始位,应该是3-31.63,而书上说是4。

这个可以从源代码中得到证实:
http://src.opensolaris.org/source/xref/onnv/onnv-gate/usr/src/uts/common/os/rwlock.c#40

/*
 * Big Theory Statement for readers/writer locking primitives.
 *
 * An rwlock provides exclusive access to a single thread ("writer") or
 * concurrent access to multiple threads ("readers").  See rwlock(9F)
 * for a full description of the interfaces and programming model.
 * The rest of this comment describes the implementation.
 *
 * An rwlock is a single word with the following structure:
 *
 *    ---------------------------------------------------------------------
 *    | OWNER (writer) or HOLD COUNT (readers)   | WRLOCK | WRWANT | WAIT |
 *    ---------------------------------------------------------------------
 *            63 / 31 .. 3            2    1    0

这我也从crashdump中得到了验证,检查读写锁实际的值,你会发现,是0xb, 其中第3位恰好是1,即只有1个reader。

> ffffffff82f76288::rwlock
            ADDR      OWNER/COUNT FLAGS          WAITERS
ffffffff82f76288        READERS=1  B011 ffffffff838470c0 (W)
                                     || fffffe800027bc80 (R)
                 WRITE_WANTED -------+| fffffe80000ddc80 (R)
                  HAS_WAITERS --------+ fffffe80000b9c80 (R)

> ffffffff82f76288/J
0xffffffff82f76288:             b               
> ffffffff82f76288/R
0xffffffff82f76288:             1011

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