用 arch_timer 采样抓关抢占空转的 PC / LR

环境：Linux 5.4.31 · ARM · STM32MP157 · SMP PREEMPT · 模块 pc_fault
关联：根据 Oops 的 PC 定位到出错指令 · 硬中断与 softirq
摘要：在 preempt_disable() + while (1) 下用 tick 采样同一 pid，打印被打断现场的 PC/LR，并使用 objdump / kallsyms 找到死循环指令。

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目录

• 1. 现象
• 2. 实验目的与复现手段
• 3. 检测钩子（内核侧）
• 4. 根据 PC 找到汇编

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1. 现象

写 sysfs 触发关抢占空转后，约每 10 秒一条：

irqhog: cpu=1 pid=406 (sh) pc=0xbf00000c lr=0xc014f0c4

模块符号：

# grep bf0000 /proc/kallsyms
bf000000 t trigger_store        [pc_fault]
bf000010 t trigger_show         [pc_fault]
...

对 pc_fault.ko 反汇编（节选）：

00000000 <trigger_store>:
   0:	e92d4010 	push	{r4, lr}
   4:	e3a00001 	mov	r0, #1
   8:	ebfffffe 	bl	0 <preempt_count_add>
   c:	eafffffe 	b	c <trigger_store+0xc>

日志字段	读法
pc=0xbf00000c	相对 trigger_store 基址 0xbf000000 为 +0xc
+0xc 指令	b c，即跳到自身 → 源码里的 while (1)
lr=0xc014f0c4	内核空间；进入死循环前 bl preempt_count_add 相关返回链路上的 LR 现场

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2. 实验目的与复现手段

2.1 要验证什么

在 开着 CONFIG_PREEMPT 的内核上：

1. 某任务在内核路径里空转，且 关抢占，时钟中断仍能进；
2. 用 arch_timer（GIC INTID 27） 周期性看「被打断的 current」；
3. 若同一 pid 连续多次被采到，打印当时 pt_regs 的 PC / LR，从而定位空转指令。

preempt_disable() 只是复现手段：开抢占时，普通 while (1) 会被调度走，1Hz 采样很难连续采到同一 pid。

2.2 模块侧触发

pc_fault 的 sysfs store（示意）：

static ssize_t trigger_store(...)
{
	preempt_disable();
	while (1)
		;
	preempt_enable();	/* 不可达 */
	...
}

复现：

insmod pc_fault.ko
echo 0 > /sys/kernel/pc_fault/trigger   # 该 shell 卡在 write → trigger_store

该进程：State=R，wchan=0，stime 持续增长；Ctrl+C 无效（卡在内核态，回不到用户态处理信号）。

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3. 检测钩子（内核侧）

挂在 __handle_domain_irq 里，在 irq_enter() 之后、对 hwirq == 27（本板 arch_timer 的 GIC INTID，/proc/interrupts 中为 GIC-0 27 … arch_timer）采样：

gic_handle_irq
  └─ __handle_domain_irq(..., hwirq, ...)
        ├─ irq_enter()
        ├─ if (hwirq == 27) irqhog_arch_timer_sample(regs);   ← 采样
        └─ irq_find_mapping → generic_handle_irq → arch_timer_handler_virt …

采样逻辑概要（per-CPU）：

1. 至多每秒一次（jiffies 间隔 HZ）；
2. 读 task_pid_nr(current)；idle（pid 0）或 pid 变化则清计数；
3. 同一 pid 连续满 10 次 → pr_emerg 打印 PC / LR（十六进制；硬中断里避免 %pS 解析模块符号）。

因此日志间隔约 10 秒一条，与阈值一致。

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4. 根据 PC 找到汇编

步骤与 Oops PC 定位 相同，只是来源是采样打印而非 Oops。

1. kallsyms：trigger_store = 0xbf000000（本次加载地址，重载模块会变）；
2. 运行时 PC 0xbf00000c → 模块内偏移 +0xc；
3. 对本机构建的 pc_fault.ko：

arm-buildroot-linux-gnueabihf-objdump -d pc_fault.ko | sed -n '/<trigger_store>/,/^$/p'

4. +0xc 处为 b <trigger_store+0xc>，对应 C 的 while (1)；其前是 bl preempt_count_add（preempt_disable() 展开）。