Linux 内核线程冻结情况分析

Shawn_CH2025-12-20 10:38

一、关键发现

1.1 实际情况

是的，您确实没有冻结应该被冻结的内核线程！

从日志分析：

  1. 第一阶段失败：

    ini 复制代码 
    [  119.065869] freeze_processes: failed to freeze tasks, error -16
[  119.177008] PM: SUSPEND_DEBUG: suspend_freeze_processes: freeze_processes failed, error=-16

  2. 没有进入第二阶段：

    • 日志中没有 看到 "freezing kernel threads" 或 "44444444 freeze_kernel_threads ENTER"
    • 说明 freeze_kernel_threads() 根本没有被调用

  3. 强制挂起：

    css 复制代码 
    [  119.177018] PM: SUSPEND_DEBUG: suspend_prepare: FORCE SUSPEND enabled, ignoring freeze failure

1.2 代码逻辑

从 kernel/power/power.h 中的代码：

c 复制代码 
static inline int suspend_freeze_processes(void)
{
    error = freeze_processes();  // 第一阶段
    if (error) {
        return error;  // 如果失败，直接返回，不会调用freeze_kernel_threads()
    }
    
    error = freeze_kernel_threads();  // 第二阶段（但第一阶段失败，所以不会执行到这里）
    // ...
}

关键点：

  • 如果第一阶段（freeze_processes()）失败，函数会直接返回错误
  • 不会调用第二阶段 （freeze_kernel_threads()）
  • 系统启用了FORCE SUSPEND，即使返回错误也继续挂起

二、冻结统计

2.1 从日志中看到的统计

ini 复制代码 
[  118.830604] LLLLLLLL FINAL STATS: total=146, frozen=3, freezing=24, unfreezable=95, skipped=18

分析：

  • total=146：总共146个任务
  • frozen=3：只有3个任务被成功冻结（用户空间进程）
  • freezing=24：24个任务正在冻结中（但最终超时失败）
  • unfreezable=95：95个任务不可冻结（有PF_NOFREEZE标志）
  • skipped=18：18个任务被跳过

2.2 被成功冻结的3个用户空间进程

从日志分析，被成功冻结的3个用户空间进程是：

PID 进程名 进入冻结时间 解冻时间 状态确认
1994 audio_server [ 105.806568] [ 119.161300] was_frozen=1
2455 sleep [ 100.207489] [ 119.174184] was_frozen=1
2456 mtop [ 99.447028] [ 119.174862] was_frozen=1

详细日志：

  1. audio_server (pid 1994)：

    ini 复制代码 
    [  105.806568] 11111111 __refrigerator ENTER: task audio_server (pid 1994)
[  105.809739] 11111111 __refrigerator: task audio_server (pid 1994) going to sleep, was_frozen=1
[  119.161300] __thaw_task: woke up frozen task audio_server (pid 1994)
[  119.165322] 11111111 __refrigerator EXIT: task audio_server (pid 1994), was_frozen=1
    • 功能：音频服务进程
    • 冻结时长：约13.35秒

  2. sleep (pid 2455)：

    ini 复制代码 
    [  100.207489] 11111111 __refrigerator ENTER: task sleep (pid 2455)
[  100.208222] 11111111 __refrigerator: task sleep (pid 2455) going to sleep, was_frozen=1
[  119.174184] __thaw_task: woke up frozen task sleep (pid 2455)
[  119.177853] 11111111 __refrigerator EXIT: task sleep (pid 2455), was_frozen=1
    • 功能：执行sleep命令的进程
    • 冻结时长：约18.97秒

  3. mtop (pid 2456)：

    ini 复制代码 
    [   99.447028] 11111111 __refrigerator ENTER: task mtop (pid 2456)
[   99.447734] 11111111 __refrigerator: task mtop (pid 2456) going to sleep, was_frozen=1
[  119.174862] __thaw_task: woke up frozen task mtop (pid 2456)
[  119.178822] 11111111 __refrigerator EXIT: task mtop (pid 2456), was_frozen=1
    • 功能：系统监控工具进程
    • 冻结时长：约19.73秒

说明：

  • 这3个都是用户空间进程（第一阶段只冻结用户空间进程）
  • 它们都成功进入了__refrigerator()（冻结函数）
  • 解冻时都显示woke up frozen task和was_frozen=1，确认被冻结
  • 这3个是唯一被成功冻结的任务，其他任务要么不可冻结（95个），要么冻结失败（6个），要么被跳过（18个）

2.3 没有成功冻结的内核线程

从日志分析，没有成功冻结的内核线程主要是6个冻结失败的内核线程：

PID 任务名 Flags State CPU 状态
88 kswapd0 0xa20840 1 2 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING
239 jbd2/loop0-8 0x240040 1 2 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING
907 jbd2/mmcblk0p10 0x240040 1 2 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING
926 jbd2/mmcblk0p17 0x240040 1 2 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING
948 jbd2/mmcblk0p16 0x240040 1 2 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING
987 jbd2/mmcblk0p19 0x240040 1 3 FAILED_FREEZE / NOT_FREEZING

详细日志：

  1. kswapd0 (pid 88)：

    ini 复制代码 
    [   98.858688] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: kswapd0 (pid 88), flags=0xa20840, state=1, cpu=2
[  118.843734] LLLLLLLL NOT_FREEZING: kswapd0 (pid 88), flags=0xa20840, state=1, cpu=2
    • 功能：内存交换守护线程
    • 标志分析 ：0xa20840 = PF_KTHREAD (0x00200000) + PF_MEMALLOC (0x00000800) + PF_KSWAPD (0x00020000)
    • 状态：有PF_KTHREAD，没有PF_NOFREEZE，应该被冻结
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

  2. jbd2/loop0-8 (pid 239)：

    ini 复制代码 
    [   98.894967] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: jbd2/loop0-8 (pid 239), flags=0x240040, state=1, cpu=2
[  118.844660] LLLLLLLL NOT_FREEZING: jbd2/loop0-8 (pid 239), flags=0x240040, state=1, cpu=2
    • 功能：loop设备文件系统日志线程
    • 标志分析 ：0x240040 = PF_KTHREAD (0x00200000) + PF_FORKNOEXEC (0x00000040)
    • 状态：有PF_KTHREAD，没有PF_NOFREEZE，应该被冻结
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

  3. jbd2/mmcblk0p10 (pid 907)：

    ini 复制代码 
    [   98.902590] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: jbd2/mmcblk0p10 (pid 907), flags=0x240040, state=1, cpu=2
[  118.902100] LLLLLLLL NOT_FREEZING: jbd2/mmcblk0p10 (pid 907), flags=0x240040, state=1, cpu=2
    • 功能：MMC块设备分区10的文件系统日志线程
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

  4. jbd2/mmcblk0p17 (pid 926)：

    ini 复制代码 
    [   98.910231] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: jbd2/mmcblk0p17 (pid 926), flags=0x240040, state=1, cpu=2
[  118.903093] LLLLLLLL NOT_FREEZING: jbd2/mmcblk0p17 (pid 926), flags=0x240040, state=1, cpu=2
    • 功能：MMC块设备分区17的文件系统日志线程
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

  5. jbd2/mmcblk0p16 (pid 948)：

    ini 复制代码 
    [   98.917871] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: jbd2/mmcblk0p16 (pid 948), flags=0x240040, state=1, cpu=2
[  118.904086] LLLLLLLL NOT_FREEZING: jbd2/mmcblk0p16 (pid 948), flags=0x240040, state=1, cpu=2
    • 功能：MMC块设备分区16的文件系统日志线程
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

  6. jbd2/mmcblk0p19 (pid 987)：

    ini 复制代码 
    [   98.925519] LLLLLLLL FAILED_FREEZE: jbd2/mmcblk0p19 (pid 987), flags=0x240040, state=1, cpu=3
[  118.905087] LLLLLLLL NOT_FREEZING: jbd2/mmcblk0p19 (pid 987), flags=0x240040, state=1, cpu=3
    • 功能：MMC块设备分区19的文件系统日志线程
    • 结果：尝试冻结但失败，最终没有被冻结

关键特点：

  • ✅ 都是内核线程（有PF_KTHREAD标志）
  • ✅ 都没有PF_NOFREEZE标志（应该被冻结）
  • ❌ 第一阶段尝试冻结但失败（FAILED_FREEZE）
  • ❌ 第二阶段没有执行，所以它们没有被冻结
  • ❌ 最终状态显示为NOT_FREEZING（没有冻结）

为什么无法冻结：

  1. kswapd0：可能正在执行内存交换操作，处于不可中断的I/O等待状态
  2. jbd2线程：可能正在写入文件系统日志，处于不可中断的磁盘I/O等待状态
  3. 状态问题：这些线程可能处于TASK_RUNNING或TASK_INTERRUPTIBLE状态，但无法响应冻结请求

影响：

  • 这6个内核线程没有被冻结，处于不一致的状态
  • 系统在不完整的状态下进入深度睡眠
  • 唤醒时可能无法从不一致的状态中恢复
  • 这是导致唤醒失败的重要原因

2.4 任务分类

任务类型 数量 说明
成功冻结 3 用户空间进程（第一阶段）
冻结失败 6 kswapd0和5个jbd2线程（没有PF_NOFREEZE，但冻结失败）
不可冻结 95 有PF_NOFREEZE标志的内核线程（本来就不应该被冻结）
跳过 18 其他被跳过的任务
应该被冻结但没冻结的内核线程 6 kswapd0和5个jbd2线程（没有PF_NOFREEZE，但冻结失败）

三、应该被冻结的内核线程

3.1 判断标准

应该被冻结的内核线程：

  • 有 PF_KTHREAD 标志（是内核线程）
  • 没有 PF_NOFREEZE 标志（没有标记为不可冻结）
  • 没有 PF_FREEZER_SKIP 标志（没有被跳过）

3.2 从日志中看到的

冻结失败的内核线程（6个）：

  • kswapd0 (pid 88) - flags=0xa20840（有PF_KTHREAD，没有PF_NOFREEZE）
  • jbd2/loop0-8 (pid 239) - flags=0x240040（有PF_KTHREAD，没有PF_NOFREEZE）
  • jbd2/mmcblk0p10 (pid 907) - flags=0x240040
  • jbd2/mmcblk0p17 (pid 926) - flags=0x240040
  • jbd2/mmcblk0p16 (pid 948) - flags=0x240040
  • jbd2/mmcblk0p19 (pid 987) - flags=0x240040

这些任务：

  • ✅ 是内核线程（有PF_KTHREAD）
  • ✅ 没有PF_NOFREEZE标志（应该被冻结）
  • ❌ 但冻结失败（FAILED_FREEZE）
  • ❌ 第二阶段没有执行，所以它们没有被冻结

3.3 其他内核线程的情况

关键发现 ：从日志分析，只有6个内核线程被尝试冻结（kswapd0和5个jbd2线程），其他所有内核线程都被标记为UNFREEZABLE。

问题：除了这6个内核线程，其他的内核线程是不需要冻结，还是说没有成功冻结？

答案：其他内核线程（95个）都是不需要冻结的（有PF_NOFREEZE标志）。

只有这6个内核线程是应该被冻结但没有成功冻结的（没有PF_NOFREEZE标志，但冻结失败）。

3.3.1 从日志统计验证

从日志 20251219_12.log 的统计信息可以看到：

ini 复制代码 
FINAL STATS:
- unfreezable=95：95个任务不可冻结（有PF_NOFREEZE标志）
- failed=6：6个任务冻结失败（没有PF_NOFREEZE标志，但冻结失败）

3.3.2 UNFREEZABLE内核线程（95个）

特征：

  • 所有UNFREEZABLE内核线程都有PF_NOFREEZE标志
  • 它们不需要冻结，这是正确的行为

示例：

ini 复制代码 
[   98.810973] LLLLLLLL UNFREEZABLE: kthreadd (pid 2), flags=0x208040, state=1
[   98.811793] LLLLLLLL UNFREEZABLE: rcu_gp (pid 3), flags=0x4208060, state=1026
[   98.812644] LLLLLLLL UNFREEZABLE: rcu_par_gp (pid 4), flags=0x4208060, state=1026
[   98.815247] LLLLLLLL UNFREEZABLE: kworker/0:0 (pid 7), flags=0x4208060, state=1026
[   98.820687] LLLLLLLL UNFREEZABLE: ksoftirqd/0 (pid 13), flags=0x4208040, state=1
[   98.822436] LLLLLLLL UNFREEZABLE: migration/0 (pid 15), flags=0x4208040, state=1
...

Flags值分析：

  • 0x208040 = 0x00200000 (PF_KTHREAD) + 0x00008000 (PF_NOFREEZE) + 0x00000040 (PF_FORKNOEXEC)
  • 0x4208060 = 0x00200000 (PF_KTHREAD) + 0x00000020 (PF_WQ_WORKER) + 0x00008000 (PF_NOFREEZE) + 0x00000040 (PF_FORKNOEXEC)
  • 0x4208040 = 0x00200000 (PF_KTHREAD) + 0x00000020 (PF_WQ_WORKER) + 0x00008000 (PF_NOFREEZE)

结论 ：所有这些flags值都包含PF_NOFREEZE (0x00008000)，所以它们不需要冻结。

包括：kthreadd、rcu_gp、所有kworker线程、中断处理线程等

3.3.3 FAILED_FREEZE内核线程（6个）

特征：

  • 这6个内核线程没有 PF_NOFREEZE标志
  • 它们应该被冻结，但冻结失败
  • 包括：kswapd0和5个jbd2线程

Flags值分析：

  • 0xa20840 = 0x00200000 (PF_KTHREAD) + 0x00020000 (PF_KSWAPD) + 0x00000800 (PF_MEMALLOC) + 0x00000040 (PF_FORKNOEXEC)
    • 没有 PF_NOFREEZE (0x00008000)
  • 0x240040 = 0x00200000 (PF_KTHREAD) + 0x00000040 (PF_FORKNOEXEC)
    • 没有 PF_NOFREEZE (0x00008000)

结论 ：这些flags值都不包含 PF_NOFREEZE，所以它们应该被冻结，但冻结失败了。

3.3.4 为什么只有这6个被尝试冻结？

原因 ：第一阶段（freeze_processes()）虽然主要冻结用户空间进程，但也会遍历所有任务，包括内核线程。

代码逻辑 （kernel/power/process.c）：

c 复制代码 
static int try_to_freeze_tasks(bool user_only)
{
    // ...
    for_each_process_thread(g, p) {
        // ...
        if (p->flags & PF_NOFREEZE) {
            unfreezable_tasks++;
            // 标记为UNFREEZABLE，跳过，不调用freeze_task
            continue;
        }
        
        // 如果没有PF_NOFREEZE标志，尝试冻结
        if (!freeze_task(p)) {
            failed_freeze_tasks++;
            // ...
        }
    }
}

说明：

  • 第一阶段会遍历所有任务（包括内核线程）
  • 如果有PF_NOFREEZE标志，标记为UNFREEZABLE，跳过
  • 如果没有PF_NOFREEZE标志，尝试冻结（调用freeze_task）
  • 所以，只有没有PF_NOFREEZE标志的内核线程会被尝试冻结

实际情况：

  • 系统中只有6个内核线程没有PF_NOFREEZE标志（kswapd0和5个jbd2线程）
  • 这6个线程在第一阶段被尝试冻结，但都失败了
  • 其他所有内核线程都有PF_NOFREEZE标志，不需要冻结

3.3.5 是否有其他应该被冻结但没有被尝试冻结的内核线程？

答案：没有

原因：

  • 从日志看，只有6个内核线程被尝试冻结（有freeze_task调用）
  • 其他所有内核线程都被标记为UNFREEZABLE（有PF_NOFREEZE标志）
  • 这说明系统中所有内核线程要么有PF_NOFREEZE标志（不需要冻结），要么没有PF_NOFREEZE标志但被尝试冻结了（虽然失败了）

关键点：

  • 第一阶段虽然主要冻结用户空间进程，但也会遍历所有任务，包括内核线程
  • 所以，所有没有PF_NOFREEZE标志的内核线程在第一阶段就被尝试冻结了
  • 第二阶段主要是为了确保所有可冻结的内核线程都被冻结，但由于第一阶段已经处理了，所以第二阶段没有执行也不会遗漏

结论：

  • 除了这6个冻结失败的内核线程，其他内核线程都是不需要冻结的
  • 系统中没有其他应该被冻结但没有被尝试冻结的内核线程

四、问题分析

4.1 为什么第二阶段没有执行？

原因：

  1. 第一阶段（freeze_processes()）超时失败（error -16 = EBUSY）
  2. suspend_freeze_processes() 在检测到第一阶段失败后直接返回错误
  3. 没有调用 freeze_kernel_threads()

代码逻辑：

c 复制代码 
error = freeze_processes();  // 第一阶段失败
if (error) {
    return error;  // 直接返回，不执行第二阶段
}
error = freeze_kernel_threads();  // 永远不会执行到这里

4.2 强制挂起的影响

系统行为：

  • 虽然 suspend_freeze_processes() 返回错误
  • 但系统启用了 FORCE SUSPEND
  • 即使冻结失败也继续挂起
  • 结果：系统在不完整的状态下进入深度睡眠

4.3 这导致的问题

  1. 内核线程没有被冻结：

    • 应该被冻结的内核线程（没有PF_NOFREEZE标志的）没有被冻结
    • 包括kswapd0和jbd2线程（虽然它们冻结失败，但至少尝试了）

  2. 状态不一致：

    • 用户空间进程被冻结了（3个）
    • 内核线程没有被冻结（除了有PF_NOFREEZE标志的）
    • 系统在不一致的状态下进入深度睡眠

  3. 唤醒失败的可能原因：

    • 内核线程（如kswapd0、jbd2）没有被冻结
    • 它们可能处于不一致的状态
    • 唤醒时无法从不一致的状态中恢复

五、正常流程应该是怎样的？

5.1 正常流程

scss 复制代码 
suspend_freeze_processes()
  ↓
freeze_processes()  [第一阶段]
  ├─ 设置 pm_freezing = true
  ├─ 调用 try_to_freeze_tasks(true)
  └─ 冻结用户空间进程
  ↓
freeze_kernel_threads()  [第二阶段]
  ├─ 设置 pm_nosig_freezing = true
  ├─ 调用 try_to_freeze_tasks(false)
  └─ 冻结可冻结的内核线程（没有PF_NOFREEZE标志的）

5.2 实际流程（从日志看）

scss 复制代码 
suspend_freeze_processes()
  ↓
freeze_processes()  [第一阶段]
  ├─ 设置 pm_freezing = true
  ├─ 调用 try_to_freeze_tasks(true)
  ├─ 冻结用户空间进程（部分成功，3个）
  └─ ❌ 超时失败（error -16）
  ↓
❌ 直接返回错误，不执行第二阶段
  ↓
FORCE SUSPEND启用，继续挂起
  ↓
系统在不完整的状态下进入深度睡眠

六、结论

6.1 关键结论

是的，您确实没有冻结应该被冻结的内核线程！

原因：

  1. 第一阶段（冻结用户空间进程）失败
  2. 因为第一阶段失败，第二阶段（冻结内核线程）根本没有执行
  3. 系统启用了强制挂起，即使冻结失败也继续挂起
  4. 结果：应该被冻结的内核线程（没有PF_NOFREEZE标志的）没有被冻结

6.2 影响

  1. kswapd0和jbd2线程：

    • 没有PF_NOFREEZE标志，应该被冻结
    • 第一阶段尝试冻结它们，但失败了
    • 第二阶段应该再次尝试，但第二阶段没有执行
    • 结果：它们没有被冻结

  2. 其他应该被冻结的内核线程：

    • 没有PF_NOFREEZE标志
    • 第一阶段不会冻结它们（只冻结用户空间进程）
    • 第二阶段应该冻结它们，但第二阶段没有执行
    • 结果：它们也没有被冻结

  3. 系统状态：

    • 只有3个用户空间进程被冻结
    • 应该被冻结的内核线程都没有被冻结
    • 系统在不一致的状态下进入深度睡眠
    • 这很可能是唤醒失败的根本原因

6.3 建议

  1. 禁用强制挂起模式：

    • 如果冻结失败，应该取消挂起，而不是强制继续
    • 这样可以避免系统在不完整的状态下进入深度睡眠

  2. 优化冻结机制：

    • 解决第一阶段冻结失败的问题
    • 确保能够进入第二阶段，冻结内核线程

  3. 增加调试信息：

    • 记录哪些内核线程应该被冻结但没有被冻结
    • 帮助诊断问题

七、内核线程分类总结

7.1 完整分类表

类别 数量 特征 是否需要冻结 实际行为
成功冻结 3 用户空间进程 ✅ 需要 成功冻结
UNFREEZABLE 95 有PF_NOFREEZE标志 ❌ 不需要 标记为UNFREEZABLE，跳过冻结
FAILED_FREEZE 6 没有PF_NOFREEZE标志 ✅ 需要 尝试冻结但失败
跳过 18 其他被跳过的任务 - 被跳过

7.2 关键结论

  1. 其他内核线程（95个）都是不需要冻结的：

    • 它们都有PF_NOFREEZE标志
    • 这是正确的行为，这些内核线程不应该被冻结
    • 包括：kthreadd、rcu_gp、所有kworker线程、中断处理线程等

  2. 只有6个内核线程是应该被冻结但没有成功冻结的：

    • 它们没有PF_NOFREEZE标志
    • 应该被冻结，但冻结失败
    • 包括：kswapd0和5个jbd2线程

  3. 系统中没有其他应该被冻结但没有被尝试冻结的内核线程：

    • 从日志看，只有这6个内核线程没有PF_NOFREEZE标志
    • 这6个线程都被尝试冻结了（虽然失败了）
    • 其他所有内核线程都有PF_NOFREEZE标志，不需要冻结
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