Почему пустая критическая секция внутри крючков netfilter, возникает "BUG: планирование при атомарной ошибке"?

Я написал этот крючок:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/netfilter.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/mutex.h>

static struct nf_hook_ops nfho;
static struct mutex critical_section;

unsigned int hook_func(unsigned int hooknum,
   struct sk_buff **skb,
   const struct net_device *in,
   const struct net_device *out,
   int (*okfn)(struct sk_buff *)) {

  mutex_lock(&critical_section);

  mutex_unlock(&critical_section);

  return NF_ACCEPT;
}

int init_module() {

  nfho.hook = hook_func;
  nfho.hooknum = NF_INET_PRE_ROUTING;
  nfho.pf = PF_INET;
  nfho.priority = NF_IP_PRI_FIRST;

  mutex_init(&critical_section);

  nf_register_hook(&nfho);

  return 0;
}

void cleanup_module() {
  nf_unregister_hook(&nfho);
}

секция init:

  mutex_init(&queue_critical_section);
  mutex_init(&ioctl_critical_section);

Я определил статическую переменную:

static struct mutex queue_critical_section;

Так как нет кода между lock и unlock, я не ожидаю ошибки, но когда я запускаю этот модуль, ядро ​​выдает следующие ошибки:

Ошибка обновлена:

[email protected]: # pppd call 80-2
[  519.722190] PPP generic driver version 2.4.2
[email protected]:# [  519.917390] BUG: scheduling while atomic: swapper/0/0/0x10000100
[  519.940933] Modules linked in: ppp_async crc_ccitt ppp_generic slhc netfilter_mutex(P) nls_utf8 isofs udf crc_itu_t bnep    rfcomm bluetooth rfkill vboxsf(O) vboxvideo(O) drm]
[  520.022203] CPU 0 
[  520.023270] Modules linked in: ppp_async crc_ccitt ppp_generic slhc netfilter_mutex(P) nls_utf8 isofs udf crc_itu_t bnep rfcomm bluetooth rfkill vboxsf(O) vboxvideo(O) drm]
[  520.087002] 
[  520.088001] Pid: 0, comm: swapper/0 Tainted: P           O 3.2.51 #3 innotek GmbH VirtualBox/VirtualBox
[  520.130047] RIP: 0010:[<ffffffff8102d17d>]  [<ffffffff8102d17d>] native_safe_halt+0x6/0x8
[  520.135010] RSP: 0018:ffffffff81601ee8  EFLAGS: 00000246
[  520.140999] RAX: 0000000000000000 RBX: ffffffff810a4cfa RCX: ffffffffffffffbe
[  520.145972] RDX: 0000000000000001 RSI: 0000000000000000 RDI: 0000000000000001
[  520.158759] RBP: ffffffff81601ee8 R08: 0000000000000000 R09: 0000000000000000
[  520.163392] R10: 0000000000000400 R11: ffff88003fc13680 R12: 0000000000014040
[  520.172784] R13: ffff88003fc14040 R14: ffffffff81067fd2 R15: ffffffff81601e58
[  520.177767] FS:  0000000000000000(0000) GS:ffff88003fc00000(0000) knlGS:0000000000000000
[  520.188208] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 000000008005003b
[  520.196486] CR2: 00007fff961a3f40 CR3: 0000000001605000 CR4: 00000000000006f0
[  520.201437] DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
[  520.212332] DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000ffff0ff0 DR7: 0000000000000400
[  520.217155] Process swapper/0 (pid: 0, threadinfo ffffffff81600000, task ffffffff8160d020)
[  520.228706] Stack:
[  520.234394]  ffffffff81601ef8
Message from [email protected]i at Dec 22 17:45:46 ...
 kernel:[  520.228706] Stack:
 ffffffff81014857 ffffffff81601f28 ffffffff8100d2a3
[  520.255069]  ffffffffffffffff 0d64eb669fae50fc ffffffff81601f28 0000000000000000
[  520.269238]  ffffffff81601f38 ffffffff81358c39 ffffffff81601f78 ffffffff816acb8a
[  520.274148] Call Trace:
[  520.275573]  [<ffffffff81014857>] default_idle+0x49/0x81
[  520.278985]  [<ffffffff8100d2a3>] cpu_idle+0xbc/0xcf
[  520.291491]  [<ffffffff81358c39>] rest_init+0x6d/0x6f

вот полная ошибка syslog: http://paste.ubuntu.com/6617614/

Ответ 1

Это крючок внутри ядра. Спящий режим, блокировка семафора (перемотка) или любые блокирующие операции не допускаются; Вы блокируете ядро!

Если вам нужен объект синхронизации, вы можете попытаться использовать блокировки спина.

Как этот ответ на аналогичный вопрос, mutex_lock будет запускать планировщик; Но ядро ​​будет озадачено, потому что вы пытаетесь планировать другую задачу, в то время как вы находитесь в критическом разделе (сам обратный вызов является большой критической секцией).

Отметьте эту тему Понимание контекста исполнения ссылок netfilter для аналогичного случая.

Ответ 2

Даже если mutex_lock(), вероятно, не будет спать в этом случае, он все равно может спать. Поскольку это вызвано в атомном контексте, ошибка возникает.

В частности, это вызвано mutex_lock() вызовом might_sleep(), который, в свою очередь, может вызвать __schedule()

Если вам нужно синхронизировать, используйте соответствующие вызовы, например. спин-блоки и rcu.

Ответ 3

Вы видите это сообщение, если ваша задача запланирована, когда она содержит синхронизацию, скорее всего, спин-блокировку. Когда вы блокируете спин-блокировку, она увеличивает preempt_count; когда планировщик отталкивает ситуацию планирования с увеличенным значением preempt_count, он выводит именно это сообщение:

/*  * Планирование печати при атомарной ошибке:

 */
static noinline void __schedule_bug(struct task_struct *prev)
{
        if (oops_in_progress)
                return;

        printk(KERN_ERR "BUG: scheduling while atomic: %s/%d/0x%08x\n",
                prev->comm, prev->pid, preempt_count());

        debug_show_held_locks(prev);
        print_modules();
        if (irqs_disabled())
                print_irqtrace_events(prev);
        dump_stack();
}

Итак, возможно, вы держите блокировку или вы должны разблокировать блокировку.

PS. Из описания мьютекса в документации Linux:

  • Семантика
  • 'struct mutex' четко определена и применяется, если включен CONFIG_DEBUG_MUTEXES. Семафоры, с другой стороны, имеют практически нет кода отладки или инструментария. Подсистема мьютекса
    проверяет и применяет следующие правила:

      • только одна задача может удерживать мьютекс за раз * - только владелец может разблокировать мьютекс * - множественные разблокировки не разрешены
      • рекурсивная блокировка не разрешена * - объект mutex должен быть инициализирован через API * - объект mutex не должен быть инициализирован через memset или копирование * - задача не может выйти с сохраненным мьютексом * - области памяти, в которых хранятся удерживаемые замки, не должны быть освобождены * - проведены мьютексы не должны быть повторно инициализированы * - мьютексы не могут использоваться в аппаратные или программные прерывания * контексты, такие как задачи и таймеры

В вашем дизайне один и тот же мьютекс можно было использовать несколько раз одновременно:

  • вызов 1 → код → mutex_lock
  • планировщик прерывает ваш код.
  • вызов 2 → ваш код → mutex_lock (уже заблокирован) → ОШИБКА

Удачи.

Ответ 4

Это явно проблема контекста выполнения. Чтобы использовать соответствующую блокировку в коде ядра, необходимо знать, в каком контексте выполнения (hard_irq | bottom_half | process_context) код вызывается.

mutex_lock | mutex_unlock предназначены исключительно для защиты кода process_context.

согласно http://www.gossamer-threads.com/lists/iptables/devel/56853

ваша функция hook_func может быть вызвана в sot_irq или process_context. Таким образом, вам необходимо использовать механизм блокировки, подходящий для защиты между этими двумя контекстами.

Я предлагаю вам пройти руководство по блокировке ядра (https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/rusty/kernel-locking/). В руководстве также объясняются особенности, связанные с тем, что система SMP (очень распространенная) и приостановка включена.

для быстрого тестирования вы можете использовать блокировку spin_lock_irqsave в hook_func. spin_lock_irqsave всегда безопасен, он отключает прерывания на текущем процессоре, а spinlock гарантирует работу атома в SMP-системе.

Теперь, слово о сбое:

mutex_lock | mutex_unlock может использоваться только в коде process_context. Когда ваш hook_func получает вызов из soft_irq, mutex_lock заставляет текущий процесс спать и, в свою очередь, вызывает планировщик. Спящий код ядра не разрешен в атомном контексте (здесь это soft_irq).