BUG: scheduling while atomic: events/0/4/总结

最新推荐文章于 2025-05-22 15:35:53 发布
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文章标签： 操作系统 嵌入式
本文解析了Linux内核中的Oops异常现象，特别是在IC卡驱动调试过程中遇到的BUG:schedulingwhileatomic异常，详细展示了异常堆栈跟踪信息，并给出了具体的解决方案。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

对于Linux内核来说，Oops就意外着内核出了异常，此时会将产生异常时CPU的状态，出错的指令地址、数据地址及其他寄存器，函数调用的顺序甚至是栈里面的内容都打印出来，然后根据异常的严重程度来决定下一步的操作：杀死导致异常的进程或者挂起系统。

最典型的异常是在内核态引用了一个非法地址，通常是未初始化的野指针Null，这将导致页表异常，最终引发Oops。

Linux系统足够健壮，能够正常的反应各种异常。异常通常导致当前进程的死亡，而系统依然能够继续运转，但是这种运转都处在一种不稳定的状态，随时可能出问题。对于中断上下文的异常及系统关键资源的破坏，通常会导致内核挂起，不再响应任何事件。

2 内核的异常级别
2.1 Bug
Bug是指那些不符合内核的正常设计，但内核能够检测出来并且对系统运行不会产生影响的问题，比如在原子上下文中休眠。如：
BUG: scheduling while atomic: insmod/826/0x00000002
Call Trace:
[ef12f700] [c00081e0] show_stack+0x3c/0x194 (unreliable)
[ef12f730] [c0019b2c] __schedule_bug+0x64/0x78
[ef12f750] [c0350f50] schedule+0x324/0x34c
[ef12f7a0] [c03515c0] schedule_timeout+0x68/0xe4
[ef12f7e0] [c027938c] fsl_elbc_run_command+0x138/0x1c0
[ef12f820] [c0275820] nand_do_read_ops+0x130/0x3dc
[ef12f880] [c0275ebc] nand_read+0xac/0xe0
[ef12f8b0] [c0262d98] part_read+0x5c/0xe4
[ef12f8c0] [c017bcac] jffs2_flash_read+0x68/0x254
[ef12f8f0] [c0170550] jffs2_read_dnode+0x60/0x304
[ef12f940] [c017088c] jffs2_read_inode_range+0x98/0x180
[ef12f970] [c016e610] jffs2_do_readpage_nolock+0x94/0x1ac
[ef12f990] [c016ee04] jffs2_write_begin+0x2b0/0x330
[ef12fa10] [c005144c] generic_file_buffered_write+0x11c/0x8d0
[ef12fab0] [c0051e48] __generic_file_aio_write_nolock+0x248/0x500
[ef12fb20] [c0052168] generic_file_aio_write+0x68/0x10c
[ef12fb50] [c007ca80] do_sync_write+0xc4/0x138
[ef12fc10] [f107c0dc] oops_log+0xdc/0x1e8 [oopslog]
[ef12fe70] [f3087058] oops_log_init+0x58/0xa0 [oopslog]
[ef12fe80] [c00477bc] sys_init_module+0x130/0x17dc
[ef12ff40] [c00104b0] ret_from_syscall+0x0/0x38
--- Exception: c01 at 0xff29658
    LR = 0x10031300

2.2 Oops
程序在内核态时，进入一种异常情况，比如引用非法指针导致的数据异常，数组越界导致的取指异常，此时异常处理机制能够捕获此异常，并将系统关键信息打印到串口上，正常情况下Oops消息会被记录到系统日志中去。

Oops发生时，进程处在内核态，很可能正在访问系统关键资源，并且获取了一些锁，当进程由于Oops异常退出时，无法释放已经获取的资源，导致其他需要获取此资源的进程挂起，对系统的正常运行造成影响。通常这种情况，系统处在不稳定的状态，很可能崩溃。

2.3 Panic
当Oops发生在中断上下文中或者在进程0和1中，系统将彻底挂起，因为中断服务程序异常后，将无法恢复，这种情况即称为内核panic。另外当系统设置了panic标志时，无论Oops发生在中断上下文还是进程上下文，都将导致内核Panic。由于在中断复位程序中panic后，系统将不再进行调度，Syslogd将不会再运行，因此这种情况下，Oops的消息仅仅打印到串口上，不会被记录在系统日志中。

 

 

在调试IC卡驱动过程中频繁拔插卡则出现BUG: scheduling while atomic: events/0/4/0x00010004异常导致系统崩溃,具体信息如下:

[ 1947.900000] BUG: scheduling while atomic: events/0/4/0x00010004
<4>[ 1947.900000] @@@@cardslot_iso7816_uart_interrupt,line:1384
<3>[ 1947.900000] BUG: scheduling while atomic: events/0/4/0x00010004
<4>[ 1947.900000] Modules linked in: iccard iso7816_uart bcm589x_pm(P) bar_scanner bcm589x_ped idtechencmag magstripe

cx930xx modem slnsp ftp101 printer bcm589x_spi touch_screen bcm5892_adc_driver matrix_keys beeper leds fusion

bcm589x_otg bcm589x_dwccom [last unloaded: iso7816_uart]
<4>[ 1947.900000]
<4>[ 1947.900000] Pid: 4, comm:             events/0
<4>[ 1947.900000] CPU: 0    Tainted: P            (2.6.32.9-bcm5892 #8)
<4>[ 1947.900000] PC is at memcpy+0x16c/0x330
<4>[ 1947.900000] LR is at 0xffffff
<4>[ 1947.900000] pc : [<c017c5cc>]    lr : [<00ffffff>]    psr: 20000013
<4>[ 1947.900000] sp : c3823ecc  ip : 00ffffff  fp : c3823f60
<4>[ 1947.900000] r10: 00000000  r9 : 00ffffff  r8 : 00ffffff
<4>[ 1947.900000] r7 : 00ffffff  r6 : 00ffffff  r5 : ff000000  r4 : 0000ffff
<4>[ 1947.900000] r3 : ff00ffff  r2 : 0000003f  r1 : c483ad44  r0 : c4854d40
<4>[ 1947.900000] Flags: nzCv  IRQs on  FIQs on  Mode SVC_32  ISA ARM  Segment kernel
<4>[ 1947.900000] Control: 00c5387d  Table: 43b14008  DAC: 00000017
<4>[ 1947.900000] [<c0032fb4>] (show_regs+0x0/0x4c) from [<c004d85c>] (__schedule_bug+0x48/0x5c)
<4>[ 1947.900000]  r4:c3823e84
<4>[ 1947.900000] [<c004d814>] (__schedule_bug+0x0/0x5c) from [<c032b734>] (schedule+0x78/0x45c)
<4>[ 1947.900000]  r4:c3823ce8
<4>[ 1947.900000] [<c032b6bc>] (schedule+0x0/0x45c) from [<c032c138>] (schedule_timeout+0x20/0x1dc)
<4>[ 1947.900000] [<c032c118>] (schedule_timeout+0x0/0x1dc) from [<c032bfa0>] (wait_for_common+0xf8/0x1b4)
<4>[ 1947.900000]  r6:c3822000 r5:c3815340 r4:c3823ce8
<4>[ 1947.900000] [<c032bea8>] (wait_for_common+0x0/0x1b4) from [<c032c0ec>] (wait_for_completion+0x18/0x1c)
<4>[ 1947.900000] [<c032c0d4>] (wait_for_completion+0x0/0x1c) from [<c0065ba4>] (__cancel_work_timer+0x140/0x194)
<4>[ 1947.900000] [<c0065a64>] (__cancel_work_timer+0x0/0x194) from [<c0065c0c>] (cancel_delayed_work_sync+0x14/0x18)
<4>[ 1947.900000] [<c0065bf8>] (cancel_delayed_work_sync+0x0/0x18) from [<c0198044>]

(fb_deferred_io_fsync_delay+0x1c/0x2c)
<4>[ 1947.900000] [<c0198028>] (fb_deferred_io_fsync_delay+0x0/0x2c) from [<c01999dc>]

(new8110_lcd_icon_control+0xb0/0xbc)
<4>[ 1947.900000]  r5:c38daa80 r4:00008040
<4>[ 1947.900000] [<c019992c>] (new8110_lcd_icon_control+0x0/0xbc) from [<c003ad64>] (lcd_icon_set+0x20/0x28)
<4>[ 1947.900000]  r7:bf08e6b0 r6:000000ff r5:c3bee70c r4:c3b0aa1c
<4>[ 1947.900000] [<c003ad44>] (lcd_icon_set+0x0/0x28) from [<c023d8c0>] (led_trigger_event+0x64/0xa0)
<4>[ 1947.900000] [<c023d85c>] (led_trigger_event+0x0/0xa0) from [<bf088520>] (card_insert_interrupt+0x70/0x98

[iccard])
<4>[ 1947.900000]  r6:bf08cacc r5:c041cf4c r4:00000040
<4>[ 1947.900000] [<bf0884b0>] (card_insert_interrupt+0x0/0x98 [iccard]) from [<bf084b10>]

(cardslot_iso7816_uart_interrupt+0xd4/0xb68 [iccard])
<4>[ 1947.900000]  r7:0000002e r6:c041cf4c r5:0000002e r4:bf08cacc
<4>[ 1947.900000] [<bf084a3c>] (cardslot_iso7816_uart_interrupt+0x0/0xb68 [iccard]) from [<c007e76c>]

(handle_IRQ_event+0x3c/0xfc)
<4>[ 1947.900000]  r6:00000000 r5:00000000 r4:c3932da0
<4>[ 1947.900000] [<c007e730>] (handle_IRQ_event+0x0/0xfc) from [<c0080734>] (handle_level_irq+0xcc/0x168)
<4>[ 1947.900000]  r7:00000002 r6:0000002e r5:c3932da0 r4:c0420810
<4>[ 1947.900000] [<c0080668>] (handle_level_irq+0x0/0x168) from [<c0031070>] (asm_do_IRQ+0x70/0x8c)
<4>[ 1947.900000]  r6:00004000 r5:00000000 r4:0000002e
<4>[ 1947.900000] [<c0031000>] (asm_do_IRQ+0x0/0x8c) from [<c0031b78>] (__irq_svc+0x38/0xd4)
<4>[ 1947.900000] Exception stack(0xc3823e84 to 0xc3823ecc)
<4>[ 1947.900000] 3e80:          c4854d40 c483ad44 0000003f ff00ffff 0000ffff ff000000 00ffffff
<4>[ 1947.900000] 3ea0: 00ffffff 00ffffff 00ffffff 00000000 c3823f60 00ffffff c3823ecc 00ffffff
<4>[ 1947.900000] 3ec0: c017c5cc 20000013 ffffffff
<4>[ 1947.900000]  r5:d102a000 r4:ffffffff
<4>[ 1947.900000] [<c0198f84>] (new8110fb_deferred_io+0x0/0x5ac) from [<c0197f40>] (fb_deferred_io_work+0x90/0xe0)
<4>[ 1947.900000] [<c0197eb0>] (fb_deferred_io_work+0x0/0xe0) from [<c00657b8>] (worker_thread+0x178/0x22c)
<4>[ 1947.900000]  r8:c0197eb0 r7:c3801900 r6:c38daa1c r5:c3822000 r4:c38daa20
<4>[ 1947.900000] [<c0065640>] (worker_thread+0x0/0x22c) from [<c00692b8>] (kthread+0x84/0x8c)
<4>[ 1947.900000] [<c0069234>] (kthread+0x0/0x8c) from [<c0056b80>] (do_exit+0x0/0x62c)
<4>[ 1947.900000]  r7:00000000 r6:00000000 r5:00000000 r4:00000000

 

经过反复调试确定问题出在拔插卡中断里面,在拔插卡中断中调用了led_trigger_event(card_insert_led_trigger, LED_OFF)函数,此函数将会加锁而概率性引起死锁或者阻塞,而在中断上下文中绝对不允许调用阻塞函数,故系统将会报bug.

去掉后问题解决.

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BUG: scheduling while atomic: swapper/0/0/0x00000003
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07-30
<think>我们正在处理一个内核错误：“BUG: scheduling while atomic: swapper/0/0/0x00000003”。这个错误表示在原子上下文中发生了调度操作。原子上下文是指内核在执行过程中不能被中断的上下文，例如在中断处理程序、软中断、持有自旋锁等情况下。在这些上下文中，内核不能进行调度（即切换进程），因为调度可能导致死锁或其他不一致状态。 根据用户提供的引用，我们有一些关于内核结构的背景信息，但我们需要直接针对这个错误进行分析。 ### 错误原因分析 1. **原子上下文（Atomic Context）**：在以下情况下，内核会处于原子上下文： - 中断处理程序（包括上半部和下半部，如软中断、tasklet等） - 持有自旋锁（spinlock）时 - 禁止内核抢占时（通过`preempt_disable()`） - 使用RCU读侧临界区时（rcu_read_lock） 2. **错误触发条件**：当内核在原子上下文中调用可能引起调度的函数时，就会触发这个错误。常见的可能引起调度的函数包括： - `schedule()` - `mutex_lock()` - `kmalloc(GFP_KERNEL)`（在原子上下文中必须使用`GFP_ATOMIC`） - 其他可能阻塞的函数（如等待队列的操作） 3. **错误日志分析**：错误信息中“swapper/0/0”表示在idle进程（swapper）中，且发生在CPU0上。“0x00000003”是调试信息，可能表示进程状态或上下文标识。 ### 解决步骤 #### 步骤1: 定位问题代码 - 使用Oops信息中的调用栈（call trace）来确定发生错误的函数。通常，错误日志会打印调用栈。例如： ```plaintext Call Trace: [<c0012345>] function_name+0x123/0x456 ``` 如果没有提供，需要在内核启动时配置`CONFIG_DEBUG_INFO`，然后使用`objdump`或`gdb`来反汇编内核，根据地址找到对应的函数和行号。 #### 步骤2: 检查代码中的原子上下文 - 在调用栈中找到的函数中，检查是否在原子上下文中调用了可能调度的函数。特别注意： - 是否在中断处理程序（包括软中断）中调用了`kmalloc`而没有使用`GFP_ATOMIC`？ - 是否在持有自旋锁时调用了可能阻塞的函数？ - 是否在禁止抢占的上下文中调用了可能调度的函数？ #### 步骤3: 修复代码 - 如果问题是由于内存分配导致的，将`GFP_KERNEL`改为`GFP_ATOMIC`（注意：`GFP_ATOMIC`可能会失败，需要检查返回值）。 - 如果问题是由于需要获取锁，考虑使用自旋锁（spinlock）以外的锁机制（如mutex）是否可行？但注意：在原子上下文中不能使用mutex，因为mutex可能导致睡眠。 - 如果操作必须阻塞，考虑将这部分工作推迟到进程上下文（例如，使用工作队列workqueue）： ```c // 示例：使用工作队列将工作推迟到进程上下文 static void my_work_handler(struct work_struct *work) { // 这里可以安全地调用可能阻塞的函数 } // 在原子上下文中，初始化工作并调度 DECLARE_WORK(my_work, my_work_handler); schedule_work(&my_work); ``` #### 步骤4: 使用调试工具 - 使用`lockdep`（内核锁依赖检测工具）来检测不正确的锁使用。在配置内核时启用`CONFIG_LOCKDEP`，然后复现问题，`lockdep`会给出可能的死锁或非法上下文警告。 - 使用`ftrace`或`kprobes`动态跟踪函数调用。 #### 步骤5: 测试 - 修复后，重新编译内核或模块，并在相同条件下测试，确保问题不再发生。 ### 预防措施 1. **编码规范**：在编写内核代码时，明确当前上下文（通过`in_interrupt()`、`in_atomic()`等函数判断）。 2. **静态检查**：使用`sparse`工具进行静态检查，它可以帮助识别不正确的上下文使用。 3. **文档**：在内核代码中，对可能被原子上下文调用的函数添加注释，说明其限制。 ### 示例代码分析 假设在中断处理程序中错误地使用了`GFP_KERNEL`： ```c irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id) { struct my_data *data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL); // 错误！在中断上下文中不能使用GFP_KERNEL // ... 处理中断 return IRQ_HANDLED; } ``` 修复方法： ```c irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id) { struct my_data *data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_ATOMIC); // 使用GFP_ATOMIC if (!data) { // 处理分配失败 } // ... 处理中断 return IRQ_HANDLED; } ``` 或者，如果内存分配操作很复杂且可能失败，考虑使用工作队列将整个操作推迟到进程上下文。 ### 总结 “scheduling while atomic”错误是由于在原子上下文中调用了可能调度的函数。解决的关键是： 1. 识别问题发生的代码位置。 2. 将可能导致调度的操作移出原子上下文（如使用工作队列），或者确保在原子上下文中使用的函数是安全的（如使用`GFP_ATOMIC`分配内存）。 3. 通过调试工具和静态分析避免类似问题。 如果问题仍然存在，请提供完整的错误日志（包括调用栈），以便进一步分析。 §§相关问题§§ 1. 如何在内核代码中检测当前是否处于原子上下文？ 2. 工作队列（workqueue）在内核中如何使用？ 3. 内核内存分配标志GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC有什么区别？</think>### Linux内核"BUG: scheduling while atomic"错误分析与解决 您遇到的"BUG: scheduling while atomic: swapper/0/0/0x00000003"错误是Linux内核中典型的原子上下文调度问题，发生在CPU 0的idle进程（swapper）中。这种错误表明内核在**原子上下文**中尝试进行进程调度，而这是严格禁止的[^1]。下面我将详细分析原因并提供解决方案。 --- ### 错误原因深度分析 1. **原子上下文限制**： - 内核在以下情况处于原子上下文： - 中断处理程序（包括硬中断和软中断） - 持有自旋锁（spinlock）时 - 禁止抢占时（通过`preempt_disable()`） - 在这些上下文中，**禁止调用任何可能触发调度的函数**（如`schedule()`, `mutex_lock()`等） 2. **常见触发场景**： ```c // 错误示例：在中断处理中调用可能阻塞的函数 irq_handler_t my_irq_handler() { mutex_lock(&my_lock); // 可能触发调度 → 错误！ // ... } ``` - 在中断上下文中使用`GFP_KERNEL`分配内存（应使用`GFP_ATOMIC`） - 在持有自旋锁时调用`copy_to_user()`等可能阻塞的函数 - 错误地在原子上下文中使用互斥锁（mutex）而非自旋锁 3. **错误日志解读**： - `swapper/0/0`：发生在CPU 0的idle进程 - `0x00000003`：错误状态码，通常表示"禁止抢占 + 中断关闭"状态 - 引用[1]中提到的`task_struct`状态管理与此直接相关[^1] --- ### 解决步骤与代码修复 #### 步骤1: 定位问题代码 1. 获取完整Oops日志： ```bash dmesg | grep "BUG: scheduling while atomic" -A 30 ``` 2. 分析调用栈： - 关注`Call Trace:`部分，找到触发调用的函数 - 使用addr2line解析地址： ```bash addr2line -e vmlinux <地址> ``` #### 步骤2: 常见修复模式 ```c // 错误代码（原子上下文中使用阻塞操作） void atomic_context_function() { mutex_lock(&lock); // 可能阻塞 → 禁止！ kmalloc(size, GFP_KERNEL); // 应使用GFP_ATOMIC } // 修复方案1：使用原子操作替代 void fixed_function() { spin_lock(&lock); // 自旋锁不会睡眠 kmalloc(size, GFP_ATOMIC); // 原子内存分配 } // 修复方案2：将工作推迟到进程上下文 DECLARE_WORK(my_work, work_handler); void irq_handler() { schedule_work(&my_work); // 将工作推后 } void work_handler(struct work_struct *work) { mutex_lock(&lock); // 此时在进程上下文，安全 // ... } ``` #### 步骤3: 关键修复技术 1. **锁的选择**： - 原子上下文 → 使用自旋锁（`spin_lock()`） - 进程上下文 → 使用互斥锁（`mutex_lock()`） 2. **内存分配标志**： ```c // 错误 buf = kmalloc(size, GFP_KERNEL); // 正确（原子上下文） buf = kmalloc(size, GFP_ATOMIC); ``` 3. **工作队列使用**： ```c // 在中断上下文中调度工作 irq_handler() { struct work_struct *work = kmalloc(sizeof(*work), GFP_ATOMIC); INIT_WORK(work, deferred_work); schedule_work(work); } // 延后执行的函数 void deferred_work(struct work_struct *work) { // 可安全使用阻塞操作 mutex_lock(&lock); // ... } ``` #### 步骤4: 调试与验证 1. 启用内核检测工具： ```bash echo 1 > /proc/sys/kernel/panic_on_warn # 触发panic获取完整dump ``` 2. 使用Lockdep检测锁违规： - 确保内核配置开启`CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP` 3. 静态代码检查： ```bash sparse -Watomic-context my_driver.c ``` --- ### 预防措施 1. **编码规范**： - 在可能进入原子上下文的函数前添加注释： ```c /* 警告：此函数可能在中断上下文调用 */ void irq_safe_function() { ... } ``` 2. **API使用原则**： | 上下文类型 | 允许的操作 | 禁止的操作 | |-------------------|---------------------------|------------------------| | 中断/原子上下文 | spin_lock(), GFP_ATOMIC | mutex_lock(), GFP_KERNEL | | 进程上下文 | 所有操作 | 无限制 | 3. **测试方法**： ```bash # 强制进入原子上下文测试 echo 1 > /sys/module/<your_module>/parameters/test_atomic ``` 通过以上方法，您可以彻底解决"scheduling while atomic"错误。此问题常见于驱动开发，特别是网络、存储等涉及中断处理的模块[^4]。若问题仍存在，请提供完整的Oops日志以便进一步分析。
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