一 参数配置

    Softlockup和hardlockup作为内核中的"lockup-看门狗"可以检查系统中调度和中断是否正常运转，其原理可以参考lockup-watchdogs。这两种watchdogs在/proc/sys/kernel/目录下有一些配置参数来对功能进行控制和调整

 二 检查周期

    Lockup-watchdog是周期性采样来实施检查的。softlockup和hardlockup的采样源不一样，采样的周期也不一样，下面咱们来看看采样周期。

2.1 softlockup检查周期

    Softlockup的检查周期保存在一个全局变量sample_period中，这个变量在lockup-watchdog初始化时调用lockup_detector_reconfigure()函数时计算得到：

static int get_softlockup_thresh(void)
{
        return watchdog_thresh * 2;
}

static void set_sample_period(void)
{
        /*
         * convert watchdog_thresh from seconds to ns
         * the divide by 5 is to give hrtimer several chances (two
         * or three with the current relation between the soft
         * and hard thresholds) to increment before the
         * hardlockup detector generates a warning
         */
        sample_period = get_softlockup_thresh() * ((u64)NSEC_PER_SEC / 5);
}

    通过这部分计算代码可以看到sample_period=watchdog_thresh*2/5。

2.2 hardlockup检查周期

    Hardlockup检查周期是在PMU event创建时候确定

static int hardlockup_detector_event_create(void)
{
        struct perf_event_attr *wd_attr;
        //......    
        wd_attr->sample_period = hw_nmi_get_sample_period(watchdog_thresh);
       //......
}

u64 hw_nmi_get_sample_period(int watchdog_thresh)
{
        return (u64)(cpu_khz) * 1000 * watchdog_thresh;
}      

    从这里看到hardlockup的perf event采样周期为 cpu_khz*1000 * watchdog_thresh。其中: cpu_khz是 CPU主频/1000，CPU主频即每秒cycle数。因此PMU cycles按此频率采样，就是watchdog_thresh秒。

三 门限

    首先以表格方式来看看softlockup和hardlockup两种lockup-watchdog的门限：

3.1 softlockup门限

    Softlockup门限是watchdog_thresh*2，其中watchdog_thresh可以通过/proc/sys/kernel/watchdog_thresh来配置。

static int get_softlockup_thresh(void)
{
        return watchdog_thresh * 2;
}

    所以softlockup门限默认值是20秒。

3.2 hardlockup门限

    Hardlockup的门限是watchdog_thresh * 4/5，默认情况下面hardlockup门限值就是8秒。

static int get_softlockup_thresh(void)
{
        return watchdog_thresh * 2;  //watchdog来自于/proc/sys/kernel/watchdog_thresh
}

static void set_sample_period(void)
{      
        sample_period = get_softlockup_thresh() * ((u64)NSEC_PER_SEC / 5);
        watchdog_update_hrtimer_threshold(sample_period);
}


void watchdog_update_hrtimer_threshold(u64 period)
{
        watchdog_hrtimer_sample_threshold = period * 2;
}

 四 保活周期

    下面是softlockup和hardlockup"保活"周期的一个分析。

4.1 softlockup保活

    Softlockup是以Linux中优先级最高的调度类中stop worker来进行保活；这个stop worker线程以sample_period为周期被hrtimer触发，sample_period也就是2.1中的softlockup检查周期：

stop_one_cpu_nowait(smp_processor_id(),
                                 softlockup_fn, NULL,
                                 this_cpu_ptr(&softlockup_stop_work))

    这个stop worker被触发后会去更新 watchdog_touch_ts这个每CPU变量：__this_cpu_write(watchdog_touch_ts, get_timestamp())

4.2 hardlockup保活 

    Hardlockup会有一个sample_period为周期的hrtimer反复触发去更新hrtimer_interrupts这个每CPU变量： __this_cpu_inc(hrtimer_interrupts)

hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(sample_period))

    此外，这个hrtimer也就是4.1中触发stop worker的hrtimer，没错，他们是复用的。 

总结

    本文以linux-5.10代码为背景进行分析。分析线条不是按照lockup-watchdog的工作流程来介绍，而是着重对一些参数进行了分析以便后续工作中引用。