Linux系统软件看门狗

1.看门狗定义

Linux 自带了一个 watchdog 的实现，用于监视系统的运行，包括一个内核 watchdog module 和一个用户空间的 watchdog 程序。
内核 watchdog 模块通过 /dev/watchdog 这个字符设备与用户空间通信。用户空间程序一旦打开 /dev/watchdog 设备（俗称“开门放狗”），就会导致在内核中启动一个1分钟的定时器（系统默认时间），此后，用户空间程序需要保证在1分钟之内向这个设备写入数据（俗称“定期喂狗”），每次写操作会导致重新设定定时器。如果用户空间程序在1分钟之内没有写操作，定时器到期会导致一次系统 reboot 操作（“狗咬人了”呵呵）。通过这种机制，我们可以保证系统核心进程大部分时间都处于运行状态，即使特定情形下进程崩溃，因无法正常定时“喂狗”，Linux系统在看门狗作用下重新启动（reboot），核心进程又运行起来了。多用于嵌入式系统。

在这里插入图片描述
打开 /dev/watchdog 设备（“开门放狗”）：

int fd_watchdog = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
if(fd_watchdog == -1) {int err = errno;printf("\n!!! FAILED to open /dev/watchdog, errno: %d, %s\n", err, strerror(err));syslog(LOG_WARNING, "FAILED to open /dev/watchdog, errno: %d, %s", err, strerror(err));
}

每隔一段时间向 /dev/watchdog 设备写入数据（“定期喂狗”）：

//feed the watchdog
if(fd_watchdog >= 0) {static unsigned char food = 0;ssize_t eaten = write(fd_watchdog, &food, 1);if(eaten != 1) {puts("\n!!! FAILED feeding watchdog");syslog(LOG_WARNING, "FAILED feeding watchdog");}
}

关闭 /dev/watchdog 设备，通常不需要这个步骤：

close(fd_watchdog);

2. 定义详解

watchdog
简而言之，watchdog是为了保证系统正常运行，或者从死循环，死锁等异常状态退出的一种机制。

原理：

看门狗分硬件看门狗和软件看门狗。硬件看门狗是利用一个定时器电路，其定时输出连接到电路的复位端，程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”)，因此程序正常工作时，定时器总不能溢出，也就不能产生复位信号。如果程序出现故障，不在定时周期内复位看门狗，就使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。软件看门狗原理上一样，只是将硬件电路上的定时器用处理器的内部定时器代替，这样可以简化硬件电路设计，但在可靠性方面不如硬件定时器，比如系统内部定时器自身发生故障就无法检测到。

软件看门狗分为两种，用于检测soft lockup的普通软狗(基于时钟中断)，以及检测hard lockup的NMI狗（基于NMI中断）。

注1：时钟中断优先级小于NMI中断
注2：lockup，是指某段内核代码占着CPU不放。Lockup严重的情况下会导致整个系统失去响应。

soft lockup 和 hard lockup，它们的唯一区别是 hard lockup 发生在CPU屏蔽中断的情况下。