1、問題現象
業務進程(用戶態多線程程序)掛死，操作系統反應遲鈍，系統日志沒有任何異常。從進程的內核態堆棧看，看似所有線程都卡在了內核態的如下堆棧流程中：
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/stack
[<ffffffff8100baf6>] retint_careful+0x14/0x32
[<ffffffffffffffff>] 0xffffffffffffffff
2、問題分析
1）內核堆棧分析
從內核堆棧看，所有進程都阻塞在 retint_careful上，這個是中斷返回過程中的流程，代碼(匯編)如下：
entry_64.S
復制代碼代碼如下: ret_from_intr:
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
TRACE_IRQS_OFF
decl PER_CPU_VAR(irq_count)
/* Restore saved previous stack */
popq %rsi
CFI_DEF_CFA rsi,SS+8-RBP /* reg/off reset after def_cfa_expr */
leaq ARGOFFSET-RBP(%rsi), %rsp
CFI_DEF_CFA_REGISTER rsp
CFI_ADJUST_CFA_OFFSET RBP-ARGOFFSET
。。。
retint_careful:
CFI_RESTORE_STATE
bt $TIF_NEED_RESCHED,%edx
jnc retint_signal
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
pushq_cfi %rdi
SCHEDULE_USER
popq_cfi %rdi
GET_THREAD_INFO(%rcx)
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
TRACE_IRQS_OFF
jmp retint_check
這其實是用戶態進程在用戶態被中斷打斷後，從中斷返回的流程，結合retint_careful+0x14/0x32，進行反匯編，可以確認阻塞的點其實就在
SCHEDULE_USER
這其實就是調用schedule()進行調度，也就是說當進程走到中斷返回的流程中時，發現需要調度(設置了TIF_NEED_RESCHED)，於是在這裡發生了調度。
有一個疑問：為什麼在堆棧中看不到schedule()這一級的棧幀呢？
因為這裡是匯編直接調用的，沒有進行相關棧幀壓棧和上下文保存操作。
2）進行狀態信息分析
從top命令結果看，相關線程實際一直處於R狀態，CPU幾乎完全耗盡，而且絕大部分都消耗在用戶態：
[root@vmc116 ~]# top
top - 09:42:23 up 16 days, 2:21, 23 users, load average: 84.08, 84.30, 83.62
Tasks: 1037 total, 85 running, 952 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 97.6%us, 2.2%sy, 0.2%ni, 0.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Mem: 32878852k total, 32315464k used, 563388k free, 374152k buffers
Swap: 35110904k total, 38644k used, 35072260k free, 28852536k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
27074 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 321:06.17 z_itask_templat
27084 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 296:23.37 z_itask_templat
27085 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 337:57.26 z_itask_templat
27095 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 327:31.93 z_itask_templat
27102 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 306:49.44 z_itask_templat
27113 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 310:47.41 z_itask_templat
25730 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:03.37 z_itask_templat
30069 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:49.67 z_itask_templat
13938 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 261:24.46 z_itask_templat
16326 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 150:24.53 z_itask_templat
6795 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 100:26.77 z_itask_templat
27063 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 337:18.77 z_itask_templat
27065 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 314:24.17 z_itask_templat
27068 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 336:32.78 z_itask_templat
27069 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 338:55.08 z_itask_templat
27072 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 306:46.08 z_itask_templat
27075 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 316:49.51 z_itask_templat
...
3）進程調度信息
從相關線程的調度信息看：
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15681811525768 129628804592612 3557465
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682016493013 129630684625241 3557509
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682843570331 129638127548315 3557686
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683323640217 129642447477861 3557793
[root@vmc116 ~]# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683698477621 129645817640726 3557875
發現相關線程的調度統計一直在增加，說明相關線程一直是在被調度運行的，結合其狀態也一直是R，推測很可能在用戶態發生了死循環(或者非睡眠死鎖)。
這裡又有問題：為什麼從top看每個線程的CPU占用率只有10%左右，而不是通常看到的死循環進程導致的100%的占用率？
因為線程數很多，而且優先級都一樣，根據CFS調度算法，會平均分配時間片，不會讓其中一個線程獨占CPU。結果為多個線程間輪流調度，消耗掉了所有的cpu。。
另一個問題：為什麼這種情況下，內核沒有檢測到softlockup？
因為業務進程的優先級不高，不會影響watchdog內核線程(最高優先級的實時線程)的調度，所以不會產生softlockup的情況。
再一個問題：為什麼每次查看線程堆棧時，總是阻塞在retint_careful，而不是其它地方？
因為這裡(中斷返回的時候)正是調度的時機點，在其它時間點不能發生調度(不考慮其它情況~)，而我們查看線程堆棧的行為，也必須依賴於進程調度，所以我們每次查看堆棧時，正是查看堆棧的進程(cat命令)得到調度的時候，這時正是中斷返回的時候，所以正好看到的阻塞點為retint_careful。
4）用戶態分析
從上面的分析看，推測應該是用戶態發生了死鎖。
用戶態確認方法：
部署debug信息，然後gdb attach相關進程，確認堆棧，並結合代碼邏輯分析。
最終確認該問題確為用戶態進程中產生了死循環。
以上就是linux系統中一次用戶態進程死循環案例的分析過程，謝謝閱讀，希望能幫到大家，請繼續關注腳本之家，我們會努力分享更多優秀的文章。