2024年11月Linux下如何处理一次用户态进程死循环问题

发布时间:

  ⑴在进行Linux系统操作的时候,有时候会遇到一次用户态进程死循环,即系统反应迟钝、进程挂死等问题,那么遇到这些问题又该如何解决呢?下面小编就给大家介绍下一次用户态进程死循环的问题该如何处理。

  ⑵业务进程(用户态多线程程序挂死,操作系统反应迟钝,系统日志没有任何异常。从进程的内核态堆栈看,看似所有线程都卡在了内核态的如下堆栈流程中:

  ⑶[rootvmc ~]# cat /proc//task//stack

  ⑷[《ffffffffbaf》] retint_careful+x/x

  ⑸[《ffffffffffffffff》] xffffffffffffffff

  ⑹从内核堆栈看,所有进程都阻塞在 retint_careful上,这个是中断返回过程中的流程,代码(汇编如下:

  ⑺entry_.S

  ⑻ret_from_intr:

  ⑼DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE

  ⑽TRACE_IRQS_OFF

  ⑾decl PER_CPU_VAR(irq_count

  ⑿/* Restore saved previous stack */

  ⒀popq %rsi

  ⒁CFI_DEF_CFA rsi,SS+-RBP /* reg/off reset after def_cfa_expr */

  ⒂leaq ARGOFFSET-RBP(%rsi, %rsp

  ⒃CFI_DEF_CFA_REGISTER rsp

  ⒄CFI_ADJUST_CFA_OFFSET RBP-ARGOFFSET

  ⒅retint_careful:

  ⒆CFI_RESTORE_STATE

  ⒇bt $TIF_NEED_RESCHED,%edx

  ⒈jnc retint_signal

  ⒉TRACE_IRQS_ON

  ⒊ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE

  ⒋pushq_cfi %rdi

  ⒌SCHEDULE_USER

  ⒍popq_cfi %rdi

  ⒎GET_THREAD_INFO(%rcx

  ⒏DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE

  ⒐TRACE_IRQS_OFF

  ⒑jmp retint_check

  ⒒这其实是用户态进程在用户态被中断打断后,从中断返回的流程,结合retint_careful+x/x,进行反汇编,可以确认阻塞的点其实就在

  ⒓SCHEDULE_USER

  ⒔这其实就是调用schedule(进行调度,也就是说当进程走到中断返回的流程中时,发现需要调度(设置了TIF_NEED_RESCHED,于是在这里发生了调度。

  ⒕有一个疑问:为什么在堆栈中看不到schedule(这一级的栈帧呢?

  ⒖因为这里是汇编直接调用的,没有进行相关栈帧压栈和上下文保存操作。

  ⒗进行状态信息分析

  ⒘从top命令结果看,相关线程实际一直处于R状态,CPU几乎完全耗尽,而且绝大部分都消耗在用户态:

  ⒙[rootvmc ~]# top

  ⒚top - :: up days, :, users, load average: ., ., .

  ⒛Tasks: total, running, sleeping, stopped, zombie

  ①Cpu(s: .鎒.%sy, .%ni, .%id, .%wa, .%hi, .%si, .%st

  ②Mem: k total, k used, k free, k buffers

  ③Swap: k total, k used, k free, k cached

  ④PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ MAND

  ⑤ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ⑥ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ⑦ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ⑧ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ⑨ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ⑩ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅰ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅱ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅲ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅳ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅴ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅵ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅶ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅷ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅸ root m m m R . . :. z_itask_templat

  Ⅹ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ㈠ root m m m R . . :. z_itask_templat

  ㈡从相关线程的调度信息看:

  ㈢[rootvmc ~]# cat /proc//task//schedstat

  ㈣[rootvmc ~]# cat /proc//task//schedstat

  ㈤[rootvmc ~]# cat /proc//task//schedstat

  ㈥[rootvmc ~]# cat /proc//task//schedstat

  ㈦[rootvmc ~]# cat /proc//task//schedstat

  ㈧发现相关线程的调度统计一直在增加,说明相关线程一直是在被调度运行的,结合其状态也一直是R,推测很可能在用户态发生了死循环(或者非睡眠死锁。

  ㈨这里又有问题:为什么从top看每个线程的CPU占用率只有%左右,而不是通常看到的死循环进程导致的%的占用率?

  ㈩因为线程数很多,而且优先级都一样,根据CFS调度算法,会平均分配时间片,不会让其中一个线程独占CPU。结果为多个线程间轮流调度,消耗掉了所有的cpu。。

  另一个问题:为什么这种情况下,内核没有检测到softlockup?

  因为业务进程的优先级不高,不会影响watchdog内核线程(最高优先级的实时线程的调度,所以不会产生softlockup的情况。

  再一个问题:为什么每次查看线程堆栈时,总是阻塞在retint_careful,而不是其它地方?

  因为这里(中断返回的时候正是调度的时机点,在其它时间点不能发生调度(不考虑其它情况~,而我们查看线程堆栈的行为,也必须依赖于进程调度,所以我们每次查看堆栈时,正是查看堆栈的进程(cat命令得到调度的时候,这时正是中断返回的时候,所以正好看到的阻塞点为retint_careful。

  从上面的分析看,推测应该是用户态发生了死锁。

  用户态确认方法:

  部署debug信息,然后gdb attach相关进程,确认堆栈,并结合代码逻辑分析。

  最终确认该问题确为用户态进程中产生了死循环。

  以上就是linux系统下一次用户态进程死循环问题的处理方法介绍了,先要分析出现问题的原因,然后再根据原因进行处理,你学会了吗?