Linux的WDT(watchdog)驱动

第一部分: WDT驱动原理
WDT在内核中通常都实现为misc驱动。
WDT介绍
一个Watchdog Timer(WDT)是一个在软件出错的时候可以复位计算机系统的硬件电路。
通常一个用户空间守护进程会在正常的时间间隔内通过/dev/watchdog特殊设备文件来通知内核的watchdog驱动,用户空间仍然正常。当这样的一个通知发生时,驱动通常会告诉硬件watchdog一切正常,然后watchdog应该再等待一段时间来复位系统。如果用户空间出问题(RAM错误,内核bug等),则通知将会停止,然后硬件watchdog将在超时后复位系统。
Linux的watchdog API是一个相当特别的东西,不同的驱动实现是不同的,而且有时部分是不兼容的。这个文档正是要尝试着去说明已经出现的用法,并且使以后的驱动作者把它作为一份参考。
最简单的 API:
所有的设备驱动都支持的基本的操作模式,一旦/dev/watchdog被打开,则watchdog激活,并且除非喂狗,否则将在一段时间之后重启,这个时间被称为timeout或margin。最简单的喂狗方法就是写一些数据到设备。一个非常简单的watchdog守护进程看起来就像这个文件这样:
Documentation/watchdog/src/watchdog-simple.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(void)
{
    int fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
    int ret = 0;
    if (fd == -1) {
        perror("watchdog");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    while (1) {
        ret = write(fd, "\0", 1);
        if (ret != 1) {
            ret = -1;
            break;
        }
        ret = fsync(fd);
        if (ret)
            break;
        sleep(10);
    }
    close(fd);
    return ret;
}

一个高级一些的驱动在喂狗之前,可能还会做一些其他的事情,比如说检查HTTP服务器是否依然可以相应。
当设备关闭的时候,除非支持"Magic Close"特性。否则watchdog被关闭。这并不总是一个好主意,比如watchdog守护进程出现了bug并且崩溃了,则系统将不会重启。因此,某些驱动支持"Disable watchdog shutdown on close", CONFIG_WATCHDOG_NOWAYOUT配置选项。当编译内核的时候这个选项被设置为Y,则一旦watchdog被启动,则将没有办法能够停止。这样,则当watchdog守护进程崩溃的时候,系统仍将在超时后重启。Watchdog设备常常也支持nowayout模块参数,这样这个选项就可以在运行时进行控制。
Magic Close 特性:
如果一个驱动支持"Magic Close",则除非在关闭文件前,魔幻字符'V'被发送到/dev/watchdog,驱动将不停止watchdog。如果用户空间守护进程在关闭文件前没有发送这个字符,则驱动认为用户空间崩溃,并在关闭watchdog前停止喂狗。
这样的话,如果没有在一定的时间内重新打开watchdog,则将导致一个重启。
ioctl API:
所有标准的驱动也应该支持一个ioctl API。
喂狗使用一个ioctl:
所有的驱动都有一个ioctl接口支持至少一个ioctl命令,KEEPALIVE。这个 ioctl 做的事和一个写watchdog设备完全一样,所以,上面程序的主循环可以替换为:
while (1) {

ioctl(fd, WDIOC_KEEPALIVE, 0);

sleep(10);

}

ioctl的参数被忽略。
设置和获得超时值:
对于某些驱动来说,在上层使用SETTIMEOUT ioctl命令改变watchdog的超时值是可能的,那些驱动在他们的选项与中有WDIOF_SETTIMEOUT标志。参数是一个代表以秒为单位的超时值,驱动将在同一个变量中返回实际使用的超时值,这个超时值可能由于硬件的限制,而不同于所请求的超时值
    int timeout = 45;
    ioctl(fd, WDIOC_SETTIMEOUT, &timeout);
    printf("The timeout was set to %d seconds\n", timeout);
如果设备的超时值的粒度只能到分钟,则这个例子可能实际打印"The timeout was set to 60 seconds"。
自从Linux 2.4.18内核,通过GETTIMEOUT ioctl命令查询当前超时值也是可能的:
    ioctl(fd, WDIOC_GETTIMEOUT, &timeout);
    printf("The timeout was is %d seconds\n", timeout);
预处理:
Pretimeouts:
一些watchdog定时器,可以被设置为,在他们实际复位系统前,有一个触发。这可能通过一个NMI,中断,或其他机制。这将允许在它复位系统前Linux去记录一些有用的信息(比如panic信息和内核转储)。
    pretimeout = 10;
    ioctl(fd, WDIOC_SETPRETIMEOUT, &pretimeout);
注意,预超时值应该是一个相对于超时值提前的秒数。而不是直到预超时的秒数。
比如,如果你设置超时值为60秒,预超时值为10秒,那么预超时将在50秒后到达。设置为0则是禁用它。预超时还有一个get功能:
    ioctl(fd, WDIOC_GETPRETIMEOUT, &timeout);
    printf("The pretimeout was is %d seconds\n", timeout);
不是所有的watchdog驱动都支持一个预超时的。
获得重启前的秒数
一些watchdog驱动有一个报告在重启前的剩余时间的功能。WDIOC_GETTIMELEFT就是返回重启前的秒数的ioctl命令。
    ioctl(fd, WDIOC_GETTIMELEFT, &timeleft);
    printf("The timeout was is %d seconds\n", timeleft);
环境监视:
Environmental monitoring:
所有的watchdog驱动都被要求返回更多关于系统的信息,有些返回温度,风扇和功率水平监测,依稀可以告诉你上一次重启系统的原因。GETSUPPORT ioctl可以用来查询设备可以做什么:
    struct watchdog_info ident;
    ioctl(fd, WDIOC_GETSUPPORT, &ident);
ident结构中返回的字段是:
        identity    一个标识watchdog驱动的字符串
    firmware_version 如果可用的话,就是卡的固件版本
    options          一个描述设备支持什么的标志
options字段可以有下面的位集,和描述GET_STATUS 和 GET_BOOT_STATUS ioctls可以返回什么种类的信息。
第二部分: WDT驱动源码
驱动架构比较简单,由于kernel启动时,定义并加入了watchdog的platform_device,所以驱动定义并注册watchdog 的platform_driver
/* linux/drivers/char/watchdog/s3c2410_wdt.c
 *
 * Copyright (c) 2004 Simtec Electronics
 * Ben Dooks <ben@simtec.co.uk>
 *
 * S3C2410 Watchdog Timer Support
 *
 * Based on, softdog.c by Alan Cox,
 * (c) Copyright 1996 Alan Cox <alan@lxorguk.ukuu.org.uk>
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 * (at your option) any later version.
 *
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
 * GNU General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
*/

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