如何在 XXX 毫秒内阻止 Linux 机器上的所有其他进程？

Posted 2023-03-14

【中文标题】如何在 XXX 毫秒内阻止 Linux 机器上的所有其他进程？

【英文标题】：How do I block all other processes on a Linux machine for XXX milliseconds?

【发布时间】：2015-08-01 01:03:02

【问题描述】：

我正在使用 Linux 嵌入式 SMP 系统，该系统使用 ALSA 和外部 USB 音频设备进行音频 I/O，使用 3.6.6。核心。问题：导致音频流中断的系统故障很少（每几周一次）。虽然很难确定，但这些故障看起来像是将整个系统锁定了几十毫秒。

我可以编写 ALSA 代码来在这些故障之一之后恢复，但由于它是 ALSA，因此需要一些试验和错误。再加上必须等待数周才能再次发生，我会用撬棍在小溪上。我真的需要一种方法来按需引发问题。

我想编写一个 C 程序，它以 root 身份运行并在给定的毫秒数内阻塞系统上的所有其他进程。我想这将涉及禁用中断，执行延迟循环（因为计时器可能会失败），然后恢复中断。但是，我必须这样做，以免整个系统崩溃。

关于如何编写这样的程序有什么想法吗？

【问题讨论】：

在尝试修复或解决方法之前了解根本原因会很好。音频流“死”的本质是什么？它只发生在您自己的应用程序中，还是也发生在标准 ALSA 实用程序中，例如aplay？如果是后者，那么可能存在值得修复的驱动程序错误（或提请其他人注意修复它）。

问题是它每隔一周发生一次，或者在八周后发生一次。这意味着通常的“观察问题、分析、迭代”方法只是无用的这一面。而且，它发生在 ALSA 的深处，这是一个臭名昭著的（至少在我的工程团队中）令人困惑且记录不充分的系统。这意味着仔细检查系统也是没有回报的。 （顺便说一句，我们猜测这是 ALSA 错误 bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=798844，据称已在内核 3.6.2 中修复，但仍在报告中。）

该问题可能是某些设备驱动程序禁用中断时间过长造成的。无论如何，在 x86 上，您可以获得使用 iopl() 禁用中断的权限。

【参考方案1】：

您可以尝试提高进程的优先级，然后使用“实时”调度算法之一（例如 SCHED_FIFO）。这将有助于确保您的进程得到更一致的调度，即使其他进程正在运行。

【讨论】：

该应用程序以 root 身份运行，在 -20 之前很好。我们的一些（不是全部）线程作为 SCHED_FIFO 运行。仍然发生在所有线程上。

【参考方案2】：

好吧，根据CL的提示，以及来自http://www.tldp.org/HOWTO/text/IO-Port-Programming的信息，我写了以下代码：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
    long i, j;

    printf("About to lock system!\n");

    // Boost I/O privilege level
    iopl(3);

    // Clear interrupt flag, masking interrupts
    asm("cli");

    // Wait about a second (with some hijinks to keep
    // the loop from being optimized into oblivion)
    j = 1;
    for (i = 0; i < 250000000; i++) 
        j *= i;
    

    // Restore interrupt flag, restoring interrupts
    asm("sti");

    // Restore I/O privilege level
    iopl(0);

    printf("Phew! Survived!\n");
    return 0;

以root身份运行时，它可以工作！虽然不是所有的东西都被暂停（我不清楚什么是什么不是），但足够多的锁定让我的 ALSA 流非常好地失败了。所以，现在我可以激发这个问题并确保我的代码可以处理它。

注意：我假设在 CLI 和 STI 之间，系统计时例程会由于缺少中断而失败。然而，当我尝试使用 usleep() 时，时间代码起作用了！但是，整个代码实际上并没有，因为调用重新启用了中断，使得该工具无用。因此使用了一个简单的延迟循环。