linux mce的一些相关内容和用户态监控的设计方法

之所以想起写一点关于mce的东西，倒不是因为遇到mce的异常了，之前遇到过很多mce的异常，内存居多，但没有好好记录下来，写这个是因为参加2018 clk南京会议的一点想法。

void __init trap_init(void)
{
。。。
#ifdef CONFIG_X86_MCE
    set_intr_gate_ist(X86_TRAP_MC, &machine_check, MCE_STACK);
#endif
。。。
}

其中mce的初始化流程为：

Start_kernel-->check_bugs-->identify_boot_cpu-->identify_cpu-->mcheck_cpu_init

/*
 * Called for each booted CPU to set up machine checks.
 * Must be called with preempt off:
 */
void mcheck_cpu_init(struct cpuinfo_x86 *c)
{
...
    machine_check_vector = do_machine_check;----------这个函数，主要工作函数

    __mcheck_cpu_init_generic();
    __mcheck_cpu_init_vendor(c);
    __mcheck_cpu_init_clear_banks();
    __mcheck_cpu_init_timer();
....
}

如果为了调试mce功能，模拟硬件真的出问题，那么可以使用 mce-inject 用户态工具来实现，对应内核的函数为：

void mce_inject_log(struct mce *m)
{
    mutex_lock(&mce_chrdev_read_mutex);
    mce_log(m);
    mutex_unlock(&mce_chrdev_read_mutex);
}

当然调试的时候，一般需要修改tolerant 值，不然有可能引起复位：

cat /sys/devices/system/machinecheck/machinecheck15/tolerant
1
[root@centos7 ~]#
[root@centos7 ~]# ls -alrt /sys/devices/system/machinecheck/machinecheck15/tolerant
-rw-r--r--. 1 root root 4096 10月 15 10:05 /sys/devices/system/machinecheck/machinecheck15/tolerant
[root@centos7 ~]# echo 2 > /sys/devices/system/machinecheck/machinecheck15/tolerant
[root@centos7 ~]# cat /sys/devices/system/machinecheck/machinecheck15/tolerant
2

    
/*
     * Tolerant levels:
     * 0: always panic on uncorrected errors, log corrected errors
     * 1: panic or SIGBUS on uncorrected errors, log corrected errors
     * 2: SIGBUS or log uncorrected errors (if possible), log corr. errors
     * 3: never panic or SIGBUS, log all errors (for testing only)
     */

下面描述的是引发思考的过程，即mce的通知机制，为什么突然想写mce的机制，是因为其实它应用的模式可以解签，

我们把内核维护mce数据的方式视为mce数据的生产者，而用户态取该数据视为消费者的话，生产消费模型非常明显，针对这种模型，一般由两种方式来处理：

1.轮询，

2.中断通知

其中中断通知又可以细分为有守护进程，即daemon 方式，还有一种是无守护进程，直接回调一个trigger的方式。

[root@centos7 ~]# ps -ef |grep -i mce
root       920     1  0 10月13 ?      00:00:00 /usr/sbin/mcelog --ignorenodev --daemon --syslog
root     22125  7650  0 10:18 pts/0    00:00:00 grep --color=auto -i mce
[root@centos7 ~]# cat /proc/920/stack
[<ffffffff81212b95>] poll_schedule_timeout+0x55/0xb0
[<ffffffff8121411d>] do_sys_poll+0x4cd/0x580
[<ffffffff8121443e>] SyS_ppoll+0xce/0x1d0
[<ffffffff816965c9>] system_call_fastpath+0x16/0x1b
[<ffffffffffffffff>] 0xffffffffffffffff

上面这个例子就是daemon方式，等待在poll中，等内核事件通知。

等待的文件名是/dev/mcelog：

[root@centos7 ~]# lsof -p 920
COMMAND PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF     NODE NAME
mcelog  920 root  cwd    DIR                8,2     4096        2 /
mcelog  920 root  rtd    DIR                8,2     4096        2 /
mcelog  920 root  txt    REG                8,2   155952 11550884 /usr/sbin/mcelog
mcelog  920 root  mem    REG                8,2    61752 11535695 /usr/lib64/libnss_files-2.17.so
mcelog  920 root  mem    REG                8,2  2116736 11535677 /usr/lib64/libc-2.17.so
mcelog  920 root  mem    REG                8,2   155064 11535670 /usr/lib64/ld-2.17.so
mcelog  920 root    0u   CHR                1,3      0t0     2052 /dev/null
mcelog  920 root    1u   CHR                1,3      0t0     2052 /dev/null
mcelog  920 root    2u   CHR                1,3      0t0     2052 /dev/null
mcelog  920 root    3r   CHR             10,227      0t0     2205 /dev/mcelog------------------这个设备
mcelog  920 root    4u  unix 0xffff880035de8000      0t0    25331 /var/run/mcelog-client

那么，既然是sys文件系统，肯定有对应的read和write来提供给用户使用，read显而易见，是读取mce日志，write是干啥的？其实这里的write主要就是为了给别人注册用的，mce本身不是

调用write来写数据，它直接维护一个数据区，等别人来读，另外daemon是使用poll方法来等待的，所以自然还得实现poll方法：

static const struct file_operations mce_chrdev_ops = {
    .open            = mce_chrdev_open,
    .release        = mce_chrdev_release,
    .read            = mce_chrdev_read,
    .write            = mce_chrdev_write,
    .poll            = mce_chrdev_poll,
    .unlocked_ioctl        = mce_chrdev_ioctl,
    .llseek            = no_llseek,
};

poll方法的最终实现：

static unsigned int mce_chrdev_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
    poll_wait(file, &mce_chrdev_wait, wait);----------一般阻塞在这，mce_chrdev_wait是一个等待队列
    if (READ_ONCE(mcelog.next))
        return POLLIN | POLLRDNORM;
    if (!mce_apei_read_done && apei_check_mce())
        return POLLIN | POLLRDNORM;
    return 0;
}

既然有等待队列，自然而然就会想，我什么时候唤醒：

int mce_notify_irq(void)
{
    /* Not more than two messages every minute */
    static DEFINE_RATELIMIT_STATE(ratelimit, 60*HZ, 2);

    if (test_and_clear_bit(0, &mce_need_notify)) {
        /* wake processes polling /dev/mcelog */
        wake_up_interruptible(&mce_chrdev_wait);

        if (mce_helper[0])
            schedule_work(&mce_trigger_work);

        if (__ratelimit(&ratelimit))
            pr_info(HW_ERR "Machine check events logged\n");

        return 1;
    }
    return 0;
}

既然mce的来源有用户调试，以及真实检测，所以很自然唤醒也有多个来源。比如inject来唤醒和mce真实中断唤醒。

用户进程被poll唤醒之后，一般是poll_in，自然需要去读取数据，直接调用read方法就行。也就是一个简单的read和poll，就解决了监控用户态侧的大部分功能。

其他信息就不一一列了，昨天参加clk南京的会议，其中富士通一个兄弟说他们实现了NVDIMM 的一个监控，原因在于他们认为NVDIMM 是很难replace，所有有必要监控它。

它列出了一个模型，就是用户态daemon，然后设置filter到内核，内核将其监控到的event发给等待的用户进程，使用的方法正是triggers a poll event ，和目前的mce有异曲同工之妙。

假设让你设计这种监控类的东西，你会怎么设计呢？

linux mce的一些相关内容和用户态监控的设计方法

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