Documentation/RCU/torture.txt

   1 RCU Torture Test Operation
   2
   3
   4 CONFIG_RCU_TORTURE_TEST
   5
   6 The CONFIG_RCU_TORTURE_TEST config option is available for all RCU
   7 implementations.  It creates an rcutorture kernel module that can
   8 be loaded to run a torture test.  The test periodically outputs
   9 status messages via printk(), which can be examined via the dmesg
  10 command (perhaps grepping for "torture").  The test is started
  11 when the module is loaded, and stops when the module is unloaded.
  12
  13 CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_RUNNABLE
  14
  15 It is also possible to specify CONFIG_RCU_TORTURE_TEST=y, which will
  16 result in the tests being loaded into the base kernel.  In this case,
  17 the CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_RUNNABLE config option is used to specify
  18 whether the RCU torture tests are to be started immediately during
  19 boot or whether the /proc/sys/kernel/rcutorture_runnable file is used
  20 to enable them.  This /proc file can be used to repeatedly pause and
  21 restart the tests, regardless of the initial state specified by the
  22 CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_RUNNABLE config option.
  23
  24 You will normally -not- want to start the RCU torture tests during boot
  25 (and thus the default is CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_RUNNABLE=n), but doing
  26 this can sometimes be useful in finding boot-time bugs.
  27
  28
  29 MODULE PARAMETERS
  30
  31 This module has the following parameters:
  32
  33 fqs_duration    Duration (in microseconds) of artificially induced bursts
  34                 of force_quiescent_state() invocations.  In RCU
  35                 implementations having force_quiescent_state(), these
  36                 bursts help force races between forcing a given grace
  37                 period and that grace period ending on its own.
  38
  39 fqs_holdoff     Holdoff time (in microseconds) between consecutive calls
  40                 to force_quiescent_state() within a burst.
  41
  42 fqs_stutter     Wait time (in seconds) between consecutive bursts
  43                 of calls to force_quiescent_state().
  44
  45 irqreaders      Says to invoke RCU readers from irq level.  This is currently
  46                 done via timers.  Defaults to "1" for variants of RCU that
  47                 permit this.  (Or, more accurately, variants of RCU that do
  48                 -not- permit this know to ignore this variable.)
  49
  50 nfakewriters    This is the number of RCU fake writer threads to run.  Fake
  51                 writer threads repeatedly use the synchronous "wait for
  52                 current readers" function of the interface selected by
  53                 torture_type, with a delay between calls to allow for various
  54                 different numbers of writers running in parallel.
  55                 nfakewriters defaults to 4, which provides enough parallelism
  56                 to trigger special cases caused by multiple writers, such as
  57                 the synchronize_srcu() early return optimization.
  58
  59 nreaders        This is the number of RCU reading threads supported.
  60                 The default is twice the number of CPUs.  Why twice?
  61                 To properly exercise RCU implementations with preemptible
  62                 read-side critical sections.
  63
  64 shuffle_interval
  65                 The number of seconds to keep the test threads affinitied
  66                 to a particular subset of the CPUs, defaults to 3 seconds.
  67                 Used in conjunction with test_no_idle_hz.
  68
  69 stat_interval   The number of seconds between output of torture
  70                 statistics (via printk()).  Regardless of the interval,
  71                 statistics are printed when the module is unloaded.
  72                 Setting the interval to zero causes the statistics to
  73                 be printed -only- when the module is unloaded, and this
  74                 is the default.
  75
  76 stutter         The length of time to run the test before pausing for this
  77                 same period of time.  Defaults to "stutter=5", so as
  78                 to run and pause for (roughly) five-second intervals.
  79                 Specifying "stutter=0" causes the test to run continuously
  80                 without pausing, which is the old default behavior.
  81
  82 test_no_idle_hz Whether or not to test the ability of RCU to operate in
  83                 a kernel that disables the scheduling-clock interrupt to
  84                 idle CPUs.  Boolean parameter, "1" to test, "0" otherwise.
  85                 Defaults to omitting this test.
  86
  87 torture_type    The type of RCU to test: "rcu" for the rcu_read_lock() API,
  88                 "rcu_sync" for rcu_read_lock() with synchronous reclamation,
  89                 "rcu_bh" for the rcu_read_lock_bh() API, "rcu_bh_sync" for
  90                 rcu_read_lock_bh() with synchronous reclamation, "srcu" for
  91                 the "srcu_read_lock()" API, "sched" for the use of
  92                 preempt_disable() together with synchronize_sched(),
  93                 and "sched_expedited" for the use of preempt_disable()
  94                 with synchronize_sched_expedited().
  95
  96 verbose         Enable debug printk()s.  Default is disabled.
  97
  98
  99 OUTPUT
 100
 101 The statistics output is as follows:
 102
 103         rcu-torture: --- Start of test: nreaders=16 stat_interval=0 verbose=0
 104         rcu-torture: rtc: 0000000000000000 ver: 1916 tfle: 0 rta: 1916 rtaf: 0 rtf: 1915
 105         rcu-torture: Reader Pipe:  1466408 9747 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 106         rcu-torture: Reader Batch:  1464477 11678 0 0 0 0 0 0 0 0
 107         rcu-torture: Free-Block Circulation:  1915 1915 1915 1915 1915 1915 1915 1915 1915 1915 0
 108         rcu-torture: --- End of test
 109
 110 The command "dmesg | grep torture:" will extract this information on
 111 most systems.  On more esoteric configurations, it may be necessary to
 112 use other commands to access the output of the printk()s used by
 113 the RCU torture test.  The printk()s use KERN_ALERT, so they should
 114 be evident.  ;-)
 115
 116 The entries are as follows:
 117
 118 o       "rtc": The hexadecimal address of the structure currently visible
 119         to readers.
 120
 121 o       "ver": The number of times since boot that the rcutw writer task
 122         has changed the structure visible to readers.
 123
 124 o       "tfle": If non-zero, indicates that the "torture freelist"
 125         containing structure to be placed into the "rtc" area is empty.
 126         This condition is important, since it can fool you into thinking
 127         that RCU is working when it is not.  :-/
 128
 129 o       "rta": Number of structures allocated from the torture freelist.
 130
 131 o       "rtaf": Number of allocations from the torture freelist that have
 132         failed due to the list being empty.
 133
 134 o       "rtf": Number of frees into the torture freelist.
 135
 136 o       "Reader Pipe": Histogram of "ages" of structures seen by readers.
 137         If any entries past the first two are non-zero, RCU is broken.
 138         And rcutorture prints the error flag string "!!!" to make sure
 139         you notice.  The age of a newly allocated structure is zero,
 140         it becomes one when removed from reader visibility, and is
 141         incremented once per grace period subsequently -- and is freed
 142         after passing through (RCU_TORTURE_PIPE_LEN-2) grace periods.
 143
 144         The output displayed above was taken from a correctly working
 145         RCU.  If you want to see what it looks like when broken, break
 146         it yourself.  ;-)
 147
 148 o       "Reader Batch": Another histogram of "ages" of structures seen
 149         by readers, but in terms of counter flips (or batches) rather
 150         than in terms of grace periods.  The legal number of non-zero
 151         entries is again two.  The reason for this separate view is that
 152         it is sometimes easier to get the third entry to show up in the
 153         "Reader Batch" list than in the "Reader Pipe" list.
 154
 155 o       "Free-Block Circulation": Shows the number of torture structures
 156         that have reached a given point in the pipeline.  The first element
 157         should closely correspond to the number of structures allocated,
 158         the second to the number that have been removed from reader view,
 159         and all but the last remaining to the corresponding number of
 160         passes through a grace period.  The last entry should be zero,
 161         as it is only incremented if a torture structure's counter
 162         somehow gets incremented farther than it should.
 163
 164 Different implementations of RCU can provide implementation-specific
 165 additional information.  For example, SRCU provides the following:
 166
 167         srcu-torture: rtc: f8cf46a8 ver: 355 tfle: 0 rta: 356 rtaf: 0 rtf: 346 rtmbe: 0
 168         srcu-torture: Reader Pipe:  559738 939 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 169         srcu-torture: Reader Batch:  560434 243 0 0 0 0 0 0 0 0
 170         srcu-torture: Free-Block Circulation:  355 354 353 352 351 350 349 348 347 346 0
 171         srcu-torture: per-CPU(idx=1): 0(0,1) 1(0,1) 2(0,0) 3(0,1)
 172
 173 The first four lines are similar to those for RCU.  The last line shows
 174 the per-CPU counter state.  The numbers in parentheses are the values
 175 of the "old" and "current" counters for the corresponding CPU.  The
 176 "idx" value maps the "old" and "current" values to the underlying array,
 177 and is useful for debugging.
 178
 179 Similarly, sched_expedited RCU provides the following:
 180
 181         sched_expedited-torture: rtc: d0000000016c1880 ver: 1090796 tfle: 0 rta: 1090796 rtaf: 0 rtf: 1090787 rtmbe: 0 nt: 27713319
 182         sched_expedited-torture: Reader Pipe:  12660320201 95875 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 183         sched_expedited-torture: Reader Batch:  12660424885 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 184         sched_expedited-torture: Free-Block Circulation:  1090795 1090795 1090794 1090793 1090792 1090791 1090790 1090789 1090788 1090787 0
 185         state: -1 / 0:0 3:0 4:0
 186
 187 As before, the first four lines are similar to those for RCU.
 188 The last line shows the task-migration state.  The first number is
 189 -1 if synchronize_sched_expedited() is idle, -2 if in the process of
 190 posting wakeups to the migration kthreads, and N when waiting on CPU N.
 191 Each of the colon-separated fields following the "/" is a CPU:state pair.
 192 Valid states are "0" for idle, "1" for waiting for quiescent state,
 193 "2" for passed through quiescent state, and "3" when a race with a
 194 CPU-hotplug event forces use of the synchronize_sched() primitive.
 195
 196
 197 USAGE
 198
 199 The following script may be used to torture RCU:
 200
 201         #!/bin/sh
 202
 203         modprobe rcutorture
 204         sleep 100
 205         rmmod rcutorture
 206         dmesg | grep torture:
 207
 208 The output can be manually inspected for the error flag of "!!!".
 209 One could of course create a more elaborate script that automatically
 210 checked for such errors.  The "rmmod" command forces a "SUCCESS" or
 211 "FAILURE" indication to be printk()ed.