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 irqreader       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_boost      Whether or not to test the ability of RCU to do priority
  83                 boosting.  Defaults to "test_boost=1", which performs
  84                 RCU priority-inversion testing only if the selected
  85                 RCU implementation supports priority boosting.  Specifying
  86                 "test_boost=0" never performs RCU priority-inversion
  87                 testing.  Specifying "test_boost=2" performs RCU
  88                 priority-inversion testing even if the selected RCU
  89                 implementation does not support RCU priority boosting,
  90                 which can be used to test rcutorture's ability to
  91                 carry out RCU priority-inversion testing.
  92
  93 test_boost_interval
  94                 The number of seconds in an RCU priority-inversion test
  95                 cycle.  Defaults to "test_boost_interval=7".  It is
  96                 usually wise for this value to be relatively prime to
  97                 the value selected for "stutter".
  98
  99 test_boost_duration
 100                 The number of seconds to do RCU priority-inversion testing
 101                 within any given "test_boost_interval".  Defaults to
 102                 "test_boost_duration=4".
 103
 104 test_no_idle_hz Whether or not to test the ability of RCU to operate in
 105                 a kernel that disables the scheduling-clock interrupt to
 106                 idle CPUs.  Boolean parameter, "1" to test, "0" otherwise.
 107                 Defaults to omitting this test.
 108
 109 torture_type    The type of RCU to test, with string values as follows:
 110
 111                 "rcu":  rcu_read_lock(), rcu_read_unlock() and call_rcu().
 112
 113                 "rcu_sync":  rcu_read_lock(), rcu_read_unlock(), and
 114                         synchronize_rcu().
 115
 116                 "rcu_expedited": rcu_read_lock(), rcu_read_unlock(), and
 117                         synchronize_rcu_expedited().
 118
 119                 "rcu_bh": rcu_read_lock_bh(), rcu_read_unlock_bh(), and
 120                         call_rcu_bh().
 121
 122                 "rcu_bh_sync": rcu_read_lock_bh(), rcu_read_unlock_bh(),
 123                         and synchronize_rcu_bh().
 124
 125                 "srcu": srcu_read_lock(), srcu_read_unlock() and
 126                         synchronize_srcu().
 127
 128                 "srcu_expedited": srcu_read_lock(), srcu_read_unlock() and
 129                         synchronize_srcu_expedited().
 130
 131                 "sched": preempt_disable(), preempt_enable(), and
 132                         call_rcu_sched().
 133
 134                 "sched_sync": preempt_disable(), preempt_enable(), and
 135                         synchronize_sched().
 136
 137                 "sched_expedited": preempt_disable(), preempt_enable(), and
 138                         synchronize_sched_expedited().
 139
 140                 Defaults to "rcu".
 141
 142 verbose         Enable debug printk()s.  Default is disabled.
 143
 144
 145 OUTPUT
 146
 147 The statistics output is as follows:
 148
 149         rcu-torture:--- Start of test: nreaders=16 nfakewriters=4 stat_interval=30 verbose=0 test_no_idle_hz=1 shuffle_interval=3 stutter=5 irqreader=1 fqs_duration=0 fqs_holdoff=0 fqs_stutter=3 test_boost=1/0 test_boost_interval=7 test_boost_duration=4
 150         rcu-torture: rtc:           (null) ver: 155441 tfle: 0 rta: 155441 rtaf: 8884 rtf: 155440 rtmbe: 0 rtbke: 0 rtbre: 0 rtbf: 0 rtb: 0 nt: 3055767
 151         rcu-torture: Reader Pipe:  727860534 34213 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 152         rcu-torture: Reader Batch:  727877838 17003 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 153         rcu-torture: Free-Block Circulation:  155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 155440 0
 154         rcu-torture:--- End of test: SUCCESS: nreaders=16 nfakewriters=4 stat_interval=30 verbose=0 test_no_idle_hz=1 shuffle_interval=3 stutter=5 irqreader=1 fqs_duration=0 fqs_holdoff=0 fqs_stutter=3 test_boost=1/0 test_boost_interval=7 test_boost_duration=4
 155
 156 The command "dmesg | grep torture:" will extract this information on
 157 most systems.  On more esoteric configurations, it may be necessary to
 158 use other commands to access the output of the printk()s used by
 159 the RCU torture test.  The printk()s use KERN_ALERT, so they should
 160 be evident.  ;-)
 161
 162 The first and last lines show the rcutorture module parameters, and the
 163 last line shows either "SUCCESS" or "FAILURE", based on rcutorture's
 164 automatic determination as to whether RCU operated correctly.
 165
 166 The entries are as follows:
 167
 168 o       "rtc": The hexadecimal address of the structure currently visible
 169         to readers.
 170
 171 o       "ver": The number of times since boot that the RCU writer task
 172         has changed the structure visible to readers.
 173
 174 o       "tfle": If non-zero, indicates that the "torture freelist"
 175         containing structures to be placed into the "rtc" area is empty.
 176         This condition is important, since it can fool you into thinking
 177         that RCU is working when it is not.  :-/
 178
 179 o       "rta": Number of structures allocated from the torture freelist.
 180
 181 o       "rtaf": Number of allocations from the torture freelist that have
 182         failed due to the list being empty.  It is not unusual for this
 183         to be non-zero, but it is bad for it to be a large fraction of
 184         the value indicated by "rta".
 185
 186 o       "rtf": Number of frees into the torture freelist.
 187
 188 o       "rtmbe": A non-zero value indicates that rcutorture believes that
 189         rcu_assign_pointer() and rcu_dereference() are not working
 190         correctly.  This value should be zero.
 191
 192 o       "rtbke": rcutorture was unable to create the real-time kthreads
 193         used to force RCU priority inversion.  This value should be zero.
 194
 195 o       "rtbre": Although rcutorture successfully created the kthreads
 196         used to force RCU priority inversion, it was unable to set them
 197         to the real-time priority level of 1.  This value should be zero.
 198
 199 o       "rtbf": The number of times that RCU priority boosting failed
 200         to resolve RCU priority inversion.
 201
 202 o       "rtb": The number of times that rcutorture attempted to force
 203         an RCU priority inversion condition.  If you are testing RCU
 204         priority boosting via the "test_boost" module parameter, this
 205         value should be non-zero.
 206
 207 o       "nt": The number of times rcutorture ran RCU read-side code from
 208         within a timer handler.  This value should be non-zero only
 209         if you specified the "irqreader" module parameter.
 210
 211 o       "Reader Pipe": Histogram of "ages" of structures seen by readers.
 212         If any entries past the first two are non-zero, RCU is broken.
 213         And rcutorture prints the error flag string "!!!" to make sure
 214         you notice.  The age of a newly allocated structure is zero,
 215         it becomes one when removed from reader visibility, and is
 216         incremented once per grace period subsequently -- and is freed
 217         after passing through (RCU_TORTURE_PIPE_LEN-2) grace periods.
 218
 219         The output displayed above was taken from a correctly working
 220         RCU.  If you want to see what it looks like when broken, break
 221         it yourself.  ;-)
 222
 223 o       "Reader Batch": Another histogram of "ages" of structures seen
 224         by readers, but in terms of counter flips (or batches) rather
 225         than in terms of grace periods.  The legal number of non-zero
 226         entries is again two.  The reason for this separate view is that
 227         it is sometimes easier to get the third entry to show up in the
 228         "Reader Batch" list than in the "Reader Pipe" list.
 229
 230 o       "Free-Block Circulation": Shows the number of torture structures
 231         that have reached a given point in the pipeline.  The first element
 232         should closely correspond to the number of structures allocated,
 233         the second to the number that have been removed from reader view,
 234         and all but the last remaining to the corresponding number of
 235         passes through a grace period.  The last entry should be zero,
 236         as it is only incremented if a torture structure's counter
 237         somehow gets incremented farther than it should.
 238
 239 Different implementations of RCU can provide implementation-specific
 240 additional information.  For example, SRCU provides the following
 241 additional line:
 242
 243         srcu-torture: per-CPU(idx=1): 0(0,1) 1(0,1) 2(0,0) 3(0,1)
 244
 245 This line shows the per-CPU counter state.  The numbers in parentheses are
 246 the values of the "old" and "current" counters for the corresponding CPU.
 247 The "idx" value maps the "old" and "current" values to the underlying
 248 array, and is useful for debugging.
 249
 250
 251 USAGE
 252
 253 The following script may be used to torture RCU:
 254
 255         #!/bin/sh
 256
 257         modprobe rcutorture
 258         sleep 100
 259         rmmod rcutorture
 260         dmesg | grep torture:
 261
 262 The output can be manually inspected for the error flag of "!!!".
 263 One could of course create a more elaborate script that automatically
 264 checked for such errors.  The "rmmod" command forces a "SUCCESS" or
 265 "FAILURE" indication to be printk()ed.