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Linux下如何處理一次用戶態進程死循環問題
在進行Linux系統操作的時候，有時候會遇到一次用戶態進程死循環，即系統反應遲鈍、進程掛死等問題，那麼遇到這些問題又該如何解決呢？下面小編就給大家介紹下一次用戶態進程死循環的問題該如何處理。
1、問題現象
業務進程（用戶態多線程程序）掛死，操作系統反應遲鈍，系統日志沒有任何異常。從進程的內核態堆棧看，看似所有線程都卡在了內核態的如下堆棧流程中：
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/stack
［《ffffffff8100baf6》］ retint_careful+0x14/0x32
［《ffffffffffffffff》］ 0xffffffffffffffff
2、問題分析
1）內核堆棧分析
從內核堆棧看，所有進程都阻塞在 retint_careful上，這個是中斷返回過程中的流程，代碼（匯編）如下：
entry_64.S
代碼如下：
ret_from_intr：
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
decl PER_CPU_VAR（irq_count）
/* Restore saved previous stack */
popq %rsi
CFI_DEF_CFA rsi，SS+8-RBP /* reg/off reset after def_cfa_expr */
leaq ARGOFFSET-RBP（%rsi）， %rsp
CFI_DEF_CFA_REGISTER rsp
CFI_ADJUST_CFA_OFFSET RBP-ARGOFFSET
。。。
retint_careful：
CFI_RESTORE_STATE
bt $TIF_NEED_RESCHED，%edx
jnc retint_signal
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
pushq_cfi %rdi
SCHEDULE_USER
popq_cfi %rdi
GET_THREAD_INFO（%rcx）
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
jmp retint_check
這其實是用戶態進程在用戶態被中斷打斷後，從中斷返回的流程，結合retint_careful+0x14/0x32，進行反匯編，可以確認阻塞的點其實就在
SCHEDULE_USER
這其實就是調用schedule（）進行調度，也就是說當進程走到中斷返回的流程中時，發現需要調度（設置了TIF_NEED_RESCHED），於是在這裡發生了調度。
有一個疑問：為什麼在堆棧中看不到schedule（）這一級的棧幀呢？
因為這裡是匯編直接調用的，沒有進行相關棧幀壓棧和上下文保存操作。
2）進行狀態信息分析
從top命令結果看，相關線程實際一直處於R狀態，CPU幾乎完全耗盡，而且絕大部分都消耗在用戶態：
［root@vmc116 ~］# top
top - 09:42:23 up 16 days， 2:21， 23 users， load average： 84.08， 84.30， 83.62
Tasks： 1037 total， 85 running， 952 sleeping， 0 stopped， 0 zombie
Cpu（s）： 97.6%us， 2.2%sy， 0.2%ni， 0.0%id， 0.0%wa， 0.0%hi， 0.0%si， 0.0%st
Mem： 32878852k total， 32315464k used， 563388k free， 374152k buffers
Swap： 35110904k total， 38644k used， 35072260k free， 28852536k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
27074 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 321:06.17 z_itask_templat
27084 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 296:23.37 z_itask_templat
27085 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 337:57.26 z_itask_templat
27095 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 327:31.93 z_itask_templat
27102 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 306:49.44 z_itask_templat
27113 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 310:47.41 z_itask_templat
25730 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:03.37 z_itask_templat
30069 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:49.67 z_itask_templat
13938 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 261:24.46 z_itask_templat
16326 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 150:24.53 z_itask_templat
6795 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 100:26.77 z_itask_templat
27063 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 337:18.77 z_itask_templat
27065 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 314:24.17 z_itask_templat
27068 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 336:32.78 z_itask_templat
27069 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 338:55.08 z_itask_templat
27072 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 306:46.08 z_itask_templat
27075 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 316:49.51 z_itask_templat
。。。
3）進程調度信息
從相關線程的調度信息看：
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15681811525768 129628804592612 3557465
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682016493013 129630684625241 3557509
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682843570331 129638127548315 3557686
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683323640217 129642447477861 3557793
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683698477621 129645817640726 3557875
發現相關線程的調度統計一直在增加，說明相關線程一直是在被調度運行的，結合其狀態也一直是R，推測很可能在用戶態發生了死循環（或者非睡眠死鎖）。
這裡又有問題：為什麼從top看每個線程的CPU占用率只有10%左右，而不是通常看到的死循環進程導致的100%的占用率？
因為線程數很多，而且優先級都一樣，根據CFS調度算法，會平均分配時間片，不會讓其中一個線程獨占CPU。結果為多個線程間輪流調度，消耗掉了所有的cpu。。
另一個問題：為什麼這種情況下，內核沒有檢測到softlockup？
因為業務進程的優先級不高，不會影響watchdog內核線程（最高優先級的實時線程）的調度，所以不會產生softlockup的情況。
再一個問題：為什麼每次查看線程堆棧時，總是阻塞在retint_careful，而不是其它地方？
因為這裡（中斷返回的時候）正是調度的時機點，在其它時間點不能發生調度（不考慮其它情況~），而我們查看線程堆棧的行為，也必須依賴於進程調度，所以我們每次查看堆棧時，正是查看堆棧的進程（cat命令）得到調度的時候，這時正是中斷返回的時候，所以正好看到的阻塞點為retint_careful。
4）用戶態分析
從上面的分析看，推測應該是用戶態發生了死鎖。
用戶態確認方法：
部署debug信息，然後gdb attach相關進程，確認堆棧，並結合代碼邏輯分析。
最終確認該問題確為用戶態進程中產生了死循環。
以上就是linux系統下一次用戶態進程死循環問題的處理方法介紹了，先要分析出現問題的原因，然後再根據原因進行處理，你學會了嗎？
