Linux WDT 软件分析

linux WDT看门狗看门狗子系统为什么要实现看门狗子系统因为要实现linux底层对WDT 不同硬件的统一控制在driver部分中最终回去调用watchdog_devwdt 代码解析结构体使用场景和Attentionstructxxxwdd_data;// 先定义数据本体wddwdd_data;// 把wdd_data的地址赋值给指针wdd// 场景1函数内临时使用小结构体 → 用变量voidset_short_config(){structxxxwdd;// 栈上变量用完就销毁wdd.id1;wdd.timeout1000;// 临时使用无需传递 → 直接用变量更简单}// 场景2函数间传递配置 → 用指针避免拷贝voidset_hardware_config(structxxx*wdd){if(wddNULL){// 必加空指针检查防止踩地址return;}wdd-id2;wdd-timeout2000;}// 场景3动态分配内核中→ 用指针structxxx*create_hardware_instance(){// 堆内存分配内核用kmalloc用户态用mallocstructxxx*wddkmalloc(sizeof(structxxx),GFP_KERNEL);if(wddNULL){// 检查分配是否成功returnNULL;}// 初始化指针指向的结构体wdd-id3;wdd-timeout3000;returnwdd;// 返回指针数据不会随函数结束销毁}//attention1.野指针解引用structxxx*wdd;wdd-id1;// 错误指针没指向任何有效内存直接踩地址崩溃//修复先赋值地址再加空指针检查//attention2.返回栈变量的指针structxxx*get_wdd(){structxxxwdd;// 栈变量函数结束就销毁returnwdd;// 返回野指针后续访问必出问题}//修复用 kmalloc/malloc 分配堆内存或让调用方传入指针//attention3.混淆 . 和 -structxxxwdd;wdd-id1;// 错误变量用.指针用-structxxx*wdd_ptrwdd;wdd_ptr.id1;// 错误指针用-在设备树 .dtsi 文件中定义硬件的地址其中 0x0 … 对应的地址信息进行匹配probe函数其中的dw_wdt_of_match结构体中的 snp,dw-wdt和.dtsi下的匹配//define the watchdog infostructwatchdog_info{...}//函数操作集合 原厂工程师实现structwatchdog_ops{...}//看门狗管理者 重启系统的函数structwatchdog_governor{...//重启系统之前调用void[*pretimeout]{strcut watchdog_device*wdd}}//实现的对 wdd的watchdog_device封装 作为硬件的启动驱动structwd_wdt{...strcut watchdog_device wdd}memplatform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);//获取 ./dtsi 中的设备地址信息其中的看门狗信息可由 watchdog_info结构体进行获取赋值 代码如下获取看门狗信息wdd-infodw_wdt_ident;//设置最小时间wdd-min_timeout1//设置最大时间wdd-max_hw_heartbeat_msdw_wdt_top_in_seconds(dw_wdt,DW_WHT_MAX_TOP)*1000;wdd-parentdev设置看门狗参数看门狗不停止//需要设置禁止停止时候WDOG_NO_WAY_OUT该参数的设置需要在linux mkconfig中打开config watchdog nowayoff 选项看门狗优先级//设置优先级watchdog_set_restart_priority()在设置不同 优先级0 128 256 后系统内核会决定用哪个函数来进行重启。//设置下列函数后watchdog_set_drvdate(wdd,dw_wdt);//可以用下列函数获取结构体watchdog_get_drvdate(wdd,dw_wdt);看门狗核心代码看门狗初始化代码staticint__initwatchdog_init(void){init err;errwatchdog_dev_init();if(err0)return0;watchdog_deferred_registration();return0;}id 号重分配机制staticint__initwatchdog_init(void){init err;errwatchdog_dev_init();if(err0)return0;watchdog_deferred_registration();return0;}在获取到wdd id 后可以进行调用ida_simple_get(watchdog_ida, 0, MAX_DOGS, GFP_KERNEL);初始值为 id为-1 在 id1 时会进行有一次的id分配代码如下所示调用的注册函数后注册判断获取成功后进行wdd-id id 的赋值再进行注册wdd如果失败 再获取一次 再注册看门狗停止判断系统重启时候的看门狗状态if(test_bit(WDOG_STOP_ON_REBOOT,wdd-status)){if(!wdd-ops-stop)pr_warn(watchdog%d:stop_on_reboot not supported\n,wdd-id);else{wdd-reboot_nb.notifier_callwatchdog_reboot_notifier;retregister_reboot_notifier(wdd-reboot_nb);if(ret){pr_err(watchdog%d:cannot not register reboot notifier(%d)\n,wdd-id,ret);watchdog_dev_unregister(wdd);ida_simple_remove(watchdog_ida,id);returnret}}}if(wdd-ops-start){wdd-restart_nb-restart_handler(wdd-restart_nb);retregister_restart_handler(wdd-restart_nb);if(ret)pr_warn(watchdog%d: Cannot register restart handler (%d)\n,wdd-id,ret);}以上代码是进行对系统重启时候的stop函数存在判断如果有则注册回调函数 watchdog_reboot_notifier 在启动时进行调用回调函数如果有(wdd- ops-start) 则注册在重置系统时候进行回调函数register_restart_handler初始化看门狗进行看门狗设dev_init采用kthread_create_worker(0, watchdogd); 创建一个看门狗内核线程工作线程/** * watchdog_dev_init - init dev part of watchdog core * * Allocate a range of chardev nodes to use for watchdog devices. * * Return: 0 if successful, error otherwise. */int__initwatchdog_dev_init(void){interr;watchdog_kworkerkthread_run_worker(0,watchdogd);if(IS_ERR(watchdog_kworker)){pr_err(Failed to create watchdog kworker\n);returnPTR_ERR(watchdog_kworker);}sched_set_fifo(watchdog_kworker-task);errclass_register(watchdog_class);if(err0){pr_err(couldnt register class\n);gotoerr_register;}erralloc_chrdev_region(watchdog_devt,0,MAX_DOGS,watchdog);if(err0){pr_err(watchdog: unable to allocate char dev region\n);gotoerr_alloc;}return0;err_alloc:class_unregister(watchdog_class);err_register:kthread_destroy_worker(watchdog_kworker);returnerr;}在watchdog_ping_work 函数中进行喂狗杂项设备和字符设备杂项设备的注册流程定义struct miscdevice结构体指定设备名如 “watchdog”、次设备号、file_operations操作函数集设置父设备等关联信息watchdog_miscdev.parent wdd-parent调用misc_register(watchdog_miscdev)完成注册内核自动创建/dev/watchdog设备文件字符设备的注册流程传统方式 要实现一个字符设备驱动需要手动完成申请主设备号静态指定或动态申请 定义struct file_operations结构体实现 open/read/write/ioctl 等操作函数 调用cdev_init()初始化字符设备结构体 调用cdev_add()将设备添加到内核 创建/dev下的设备文件手动 mknod 或自动创建设备节点。存在多个看门狗存在普通看门狗 Non-secure WDT (WDT_NS)由linux内核控制而 安全看门狗 SecureWDT (WDT_S) 由安全模块控制的old 设备看门狗和新的兼通问题if(wdd-id0){old_wd_datawd_data;watchdog_miscdev.parentwdd-parent;errmisc_register(watchdog_miscdev);misc_register 注册看门狗 misc 设备到内核misc_register()内核提供的 misc 设备注册函数成功返回 0失败返回负的错误码如 - EBUSY 表示设备已被注册。注册成功后内核会在/dev/目录下创建看门狗设备文件通常是/dev/watchdog用户空间程序可通过 open/read/write/ioctl 等系统调用操作看门狗比如喂狗、设置超时时间该设备会关联到看门狗驱动的操作函数集如watchdog_miscdev.fops指向的 file_operations。watchdog_register_pretimeout 中会确定看门狗是否支持超时预处理的功能若没有则返回0