[转帖]解读内核 sysctl 配置中 panic、oops 相关项目

写在前面

本篇文章的内容主要来自内核源码树 Documentation/admin-guide/sysctl/kernel.rst文件。

softlockup vs hardlockup

softlockup 是一种触发系统在内核态中一直循环超过 20 秒导致其它任务没有机会得到运行的 BUG。
hardlockup 是一种触发系统在内核态一直循环超过 10 秒导致其它中断没有机会运行的缺陷。

核心区别在于 softlockup 触发的时候中硬件中断仍旧能够正常运行。

如上信息摘自 Softlockup与hardlockup检测机制(又名:nmi_watchdog)。

sysctl 配置中 panic、oops 相关项目

ftrace_dump_on_oops

配置当内核 oops 时是否调用 ftrace_dump函数打印 ftrace 缓冲区的内容到串口中，可用于获取触发内核 oops 时的 ftrace 跟踪内容来定位问题原因。

value	含义
0	关闭（默认配置）
1	dump 所有 cpu 的 ftrace buffers
2	dump 触发 oops cpu 的 ftrace buffers

hardlockup_all_cpu_backtrace

此配置控制当 hard lockup 检测器检测到一个 hard lockup 时是否收集更多调试信息的行为。当使能时，将会 dump 每种硬件架构特定的 cpu 栈信息。

value	含义
0	关闭（默认配置）
1	当 hardlockup 检测到时收集所有 cpu 的栈信息

hardlockup_panic

配置在检测到 hard lockup 产生时是否触发内核 panic。

value	含义
0	不触发 panic
1	触发 panic

hung_task_all_cpu_backtrace

当此选项设置时，当检测到一个 hung 住的任务时内核会向所有的 CPU 发送一个 NMI 中断来 dump 栈回溯信息。当 CONFIG_DETECT_HUNG_TASK与CONFIG_SMP内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	关闭（默认配置）
1	使能

hung_task_panic

配置检测到一个 hung 住的任务时内核的行为，当CONFIG_DETECT_HUNG_TASK内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	内核继续执行（默认配置）
1	立刻触发 panic

hung_task_check_count

配置内核检查 hung 任务数量的最大值，当CONFIG_DETECT_HUNG_TASK内核配置开启时此项配置才会存在。

hung_task_timeout_secs

当一个任务处于 D 状态且超过了此项配置的时间未被调度时内核会告警，当CONFIG_DETECT_HUNG_TASK内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	无限超时时间，不会做任何检查
0:LONG_MAX / HZ	按照配置时间进行检查

hung_task_check_interval_secs

配置 hung task 检测的周期。当 hung task 检测使能时，检测将会在按照每 hung_task_check_interval_secss 进行，当CONFIG_DETECT_HUNG_TASK内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	使用 hung_task_timeout_secs配置作为检测周期（默认值）
0:LONG_MAX / HZ	按照配置时间周期性进行检查

hung_task_warnings

配置告警的最大数量。在一个检测周期内检测到 hung 住任务时，该值会减 1，当该值为 0 时，后续告警信息不会再报告。当CONFIG_DETECT_HUNG_TASK内核配置开启时此项配置才会存在。

当配置为 -1 时表示不限制报告次数。

hyperv_record_panic_msg

控制 panic kmsg 数据是否要报告给 Hyper-V。

value	含义
0	不报告
1	报告（默认配置）

nmi_watchdog

这个参数可以用来控制 x86 系统中 NMI watchdog（用于 hard lockup 检测器）的行为。

value	含义
0	关闭 hard lockup 检测器
1	打开 hard lockup 检测器

hard lockup 检测器工作原理：

监控每一个 cpu 相应时钟中断的能力。该机制利用 CPU 性能计数寄存器，这些寄存器被编程为在 CPU 繁时周期性生成不可屏蔽中断（NMI），因此被称为 “NMI watchdog”。

当内核在一个 KVM 虚拟机器中作为 guest 运行时，NMI watchdog 默认关闭。可以在 guest 内核命令行中添加 nmi_watchdog=1来覆盖默认行为，以使能 nmi watchdog 功能。

oops_all_cpu_backtrace

当该配置设置时，当一个 oops 事件产生时内核将会向所有的 CPU 发送一个 NMI 中断来 dump 栈回溯信息。当 panic 不能触发时、kdump 不能工作时（例如为了保护正在运行的 VMs）它可以作为最后的报告手段。当CONFIG_SMP内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	关闭（默认行为）
1	开启

panic

此配置决定了内核触发 panic 后的行为。

value	含义
0	内核持续 loop
负数	内核立刻重启
正数	内核将会在配置的 s 数后重启

当使用了软件看门狗时，建议的配置是 60s。

panic_on_io_nmi

配置当一个 CPU 收到了由于 IO 错误触发的 NMI 中断时的内核行为。

value	含义
0	尝试继续运行（默认行为）
1	立刻触发 panic

panic_on_oops

配置当一个 oops、内核 BUG 产生时内核的行为。

value	含义
0	尝试继续运行
1	立刻触发 panic（当 sysctl panic 配置设置为非 0 值时机器将会重启）

panic_on_stackoverflow

配置当检测到不包含用户栈之外的内核栈、中断栈、异常栈溢出时的内核行为，当CONFIG_DEBUG_STACKOVERFLOW内核配置开启时此项配置才会存在。

value	含义
0	尝试继续运行
1	立刻触发 panic

panic_on_unrecovered_nmi

当一个 memory NMI、其它未知 NMI 中断触发时，Linux 的默认行为是继续向下执行。在大多数环境例如科学计算中，最好取出盒子并处理错误，而不是传播未校正的奇偶校验/ ECC 错误。

少数系统可能会出于奇怪的随机原因（如电源管理）产生 NMI，因此默认设置为关闭。

panic_on_warn

当配置时，内核执行到 WARN 语句是会调用 panic 接口，能够实现在 WARN 的位置尝试 kdump 时避免重新编译内核。

value	含义
0	只打印 WARN 信息（默认行为）
1	打印出 WARN 的位置后调用 panic

panic_print

使用位掩码控制 panic 触发时打印的系统信息。用户可以选择组合如下的位：

位	功能
bit 0	打印所有的任务信息
bit 1	打印系统内存信息
bit 2	打印定时器信息
bit 3	当 CONFIG_LOCKDEP 开启式打印锁信息
bit 4	打印 ftrace buffer

要在 panic 的时候打印进程和内存信息，可以执行如下命令：

echo 3 > /proc/sys/kernel/panic_print



1

panic_on_rcu_stall

当设置为 1 时，将会在 RCU stall 检测信息打印后调用 panic 函数，可以用于生成一个 vmcore 定位 RCU stalls 问题。

value	含义
0	不调用 panic（默认行为）
1	调用 panic

softlockup_all_cpu_backtrace

该值控制当 soft lockup 检测器线程检测到一个 soft lockup 时是否收集更多的调试信息。当使能时，每个 cpu 将会被报告一个 NMI 并指示捕获栈帧。
该属性只有当架构支持 NMI 的时候才能使用。

value	含义
0	啥也不做（默认行为）
1	捕获更多的调试信息

softlockup_panic

该值控制当 soft lockup 被检测到时是否触发内核 panic。

value	含义
0	不触发 panic
1	触发 panic

soft_watchdog

该值可用于控制 soft lockup 检测器的开启与关闭。

value	含义
0	关闭 soft lockup 检测
1	开启 soft lockup 检测

soft lockup 检测器会监控每个 cpu 上持续占用 cpu 且没有主动重新调度的线程，进而阻止 ‘watchdog/N’ 线程的运行。

该机制依赖 cpu 正常响应时钟中断来周期性调用 watchdog 时间函数来唤醒 ‘watchdog/N’ 。

watchdog

该参数可用于同时配置 soft lockup 检测器与 NMI watchdog 的关闭与开启 。

value	含义
0	关闭 soft 与 hard lockup 检测
1	开启 soft 与 hard lockup 检测

soft lockup 检测器与 NMI watchdog 也可以使用 soft_wathdog与nmi_watchdog配置项单独控制。

watchdog_cpumask

该参数用于配置 watchdog 运行的 cpu 核掩码。默认的配置为在所有可能的 cpu 核上运行，但当内核配置开启了 NO_HZ_FULL 功能且通过内核启动参数配置某些核开启 nohz_full 时，这些核上默认将不会运行 watchdog。该掩码可以包含那些离线的核，当这些核稍后变为在线状态时，watchdog 会按照掩码值启动。

通常该掩码被用来在那些因为开启了 nohz_full 功能而没有运行 watchdog 的核上开启 watchdog 以检测这些合上是否存在 lockup。

要在 0 2 3 和 4 核上开启 watchdog，可以执行如下命令：

  echo 0,2-4 > /proc/sys/kernel/watchdog_cpumask



1

watchdog_thresh

该值可用于控制 hrtimer 与 NMI 事件的频率以及 soft 和 hard lockup 的水位线。默认水位线为 10s，softlockup 的水位线为 2*watchdog_thresh（默认 20s），当将该配置设置为 0 时 lockup 检测功能也会关闭。

总结

上述内容可以分为如下几个类别：

1. 配置某种严重异常触发时内核的行为
   1. 继续尝试执行
   2. 触发 panic
   3. 收集更多调试信息
   4. 重启
2. 配置异常检测功能的内部参数
   1. 检测周期
   2. 检测判定条件

后续构造各种内核异常条件测试都将以本文的内容为基础！

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