调试中断风暴

项目
05/27/2024

系统停滞最常见的例子之一就是中断风暴。 中断风暴被定义为电平触发的中断信号保持在断言状态。

以下事件可能导致中断风暴：

一个硬件设备在被设备驱动程序告知之后不会释放它的中断信号。
设备驱动程序不会指示其硬件释放中断信号，因为它没有检测到中断是从其硬件发起的。
即使中断不是从其硬件启动的，设备驱动程序也会声明中断。只有当多个设备共享同一 IRQ 时，才会发生这种情况。
边缘电平控制寄存器 (ELCR) 设置不正确。
边缘和级别中断触发的设备会共享一个 IRQ（例如 COM 端口和 PCI SCSI 控制器）。

本例演示了一种检测和调试中断风暴的方法。

当计算机挂起时，使用内核调试器进行中断。使用 !irpfind 扩展命令查找挂起的 IRP。然后，使用 !irp 扩展获取任何挂起的 IRP 的详细信息。例如：

kd> !irp 81183468
Irp is active with 2 stacks 2 is current (= 0x811834fc)
 No Mdl Thread 00000000:  Irp stack trace.
     cmd  flg cl Device   File     Completion-Context
 [  0, 0]   0  0 8145f470 00000000 00000000-00000000
               \Driver\E100B
                        Args: 00000000 00000000 00000000 00000000
>[ 16, 2]   0 e1 8145f470 00000000 8047f744-814187a8 Success Error Cancel pending
               \Driver\E100B    ntoskrnl!PopCompleteSystemPowerIrp
                        Args: 00000000 00000000 00000002 00000002

此示例显示 \driver\e100b 没有返回 ntoskrnl!PopCompleteSystemPowerIrp 的 IRP。它似乎被卡住了，可能正在经历一次中断风暴。

要进行调查，请使用 kb 命令来请求堆栈跟踪。例如：

kd> kb
ChildEBP RetAddr  Args to Child
f714ee68 8046355a 00000001 80068c10 00000030 ntoskrnl!RtlpBreakWithStatusInstruction
f714ee68 80067a4f 00000001 80068c10 00000030 ntoskrnl!KeUpdateSystemTime+0x13e
f714eeec 8046380b 01001010 0000003b f714ef00 halacpi!HalBeginSystemInterrupt+0x83
f714eeec 80463c50 01001010 0000003b f714ef00 ntoskrnl!KiChainedDispatch+0x1b
f714ef78 80067cc2 00000000 00000240 8000017c ntoskrnl!KiDispatchInterrupt
f714ef78 80501cb5 00000000 00000240 8000017c halacpi!HalpDispatchInterrupt2ndEnt

请注意，以 halacpi!HalBeginSystemInterrupt 开头的部分是中断调度。如果使用 g 命令并再次中断，则很可能会看到不同的堆栈跟踪，但仍会看到中断调度。要确定是哪个中断导致了系统停滞，请查看传入 HalBeginSystemInterrupt 中的第二个参数（在本例中为 0x3B）。标准规则是，显示的中断矢量 (0x3B) 是 IRQ 行加上 0x30，因此中断号为 0xB。运行另一个堆栈跟踪可提供有关哪个设备发出中断服务请求 (ISR) 的详细信息。在这种情况下，第二个堆栈跟踪的结果如下：

kd> kb
ChildEBP RetAddr  Args to Child
f714ee24 8046355a 00000001 00000010 00000030 ntoskrnl!RtlpBreakWithStatusInstruction
f714ee24 bfe854b9 00000001 00000010 00000030 ntoskrnl!KeUpdateSystemTime+0x13e
f714eed8 f7051796 00000000 80463850 8143ec88 atimpab!AtiInterrupt+0x109
f714eee0 80463850 8143ec88 81444038 8046380b VIDEOPRT!pVideoPortInterrupt+0x16
f714eef8 80463818 00000202 0000003b 80450bb8 ntoskrnl!KiChainedDispatch2ndLvl+0x28
f714eef8 80463c50 00000202 0000003b 80450bb8 ntoskrnl!KiChainedDispatch+0x28
f714ef78 80067cc2 00000000 00000240 8000017c ntoskrnl!KiDispatchInterrupt
f714ef78 80501cb5 00000000 00000240 8000017c halacpi!HalpDispatchInterrupt2ndEntry+0x1b
f714f084 8045f744 f714f16c 00020019 f714f148 ntoskrnl!NtCreateKey+0x113
f714f084 8042e487 f714f16c 00020019 f714f148 ntoskrnl!KiSystemService+0xc4
f714f118 804ab556 f714f16c 00020019 f714f148 ntoskrnl!ZwCreateKey+0xb
f714f184 8041f75b f714f1e8 8000017c f714f1d0 ntoskrnl!IopCreateRegistryKeyEx+0x4e
f714f204 804965cd 8145f630 00000000 00000001 ntoskrnl!IopProcessSetInterfaceState+0x93
f714f220 bfee1eb9 8145f630 00000000 8145f5a0 ntoskrnl!IoSetDeviceInterfaceState+0x2b
f714f254 bfedb416 00000004 00000800 0045f570 NDIS!ndisMCommonHaltMiniport+0x1f
f714f268 bfed4ddb bfed0660 811a2708 811a2708 NDIS!ndisPmHaltMiniport+0x9a
f714f288 bfed5146 811a2708 00000004 8145f570 NDIS!ndisSetPower+0x1d1
f714f2a8 8041c60f 81453a30 811a2708 80475b18 NDIS!ndisPowerDispatch+0x84
f714f2bc 8044cc52 80475b18 811a2708 811a279c ntoskrnl!IopfCallDriver+0x35
f714f2d4 8044cb89 811a279c 811a2708 811a27c0 ntoskrnl!PopPresentIrp+0x62

系统目前正在运行显卡的 ISR。系统将为共享 IRQ 0xB 的每个设备运行 ISR。如果没有进程请求中断，操作系统将无限期等待，从而请求驱动程序 ISR 来处理中断。进程也有可能处理中断并停止中断，但如果硬件损坏，则中断可能会被重新断言。

使用 !arbiter 4 扩展来确定 IRQ 0xB上的设备。如果 IRQ 0xB 上只有一个设备，则问题的原因便已找到。如果不止一个设备共享中断（99% 的情况），则需要通过手动编程 LNK 节点（会对系统状态造成破坏）或移除或禁用硬件来隔离设备。

kd> !arbiter 4
DEVNODE 8149a008 (HTREE\ROOT\0)
  Interrupt Arbiter "RootIRQ" at 80472a20
    Allocated ranges:
      0000000000000000 - 0000000000000000   B   8149acd0
      0000000000000001 - 0000000000000001   B   8149acd0
      0000000000000002 - 0000000000000002   B   8149acd0
      0000000000000003 - 0000000000000003   B   8149acd0
      0000000000000004 - 0000000000000004   B   8149acd0
      0000000000000005 - 0000000000000005   B   8149acd0
      0000000000000006 - 0000000000000006   B   8149acd0
      0000000000000007 - 0000000000000007   B   8149acd0
      0000000000000008 - 0000000000000008   B   8149acd0
      0000000000000009 - 0000000000000009   B   8149acd0
      000000000000000a - 000000000000000a   B   8149acd0
      000000000000000b - 000000000000000b   B   8149acd0
      000000000000000c - 000000000000000c   B   8149acd0
 000000000000000d - 000000000000000d   B   8149acd0
      000000000000000e - 000000000000000e   B   8149acd0
 000000000000000f - 000000000000000f   B   8149acd0
      0000000000000010 - 0000000000000010   B   8149acd0
      0000000000000011 - 0000000000000011   B   8149acd0
      0000000000000012 - 0000000000000012   B   8149acd0
      0000000000000013 - 0000000000000013   B   8149acd0
      0000000000000014 - 0000000000000014   B   8149acd0
      0000000000000015 - 0000000000000015   B   8149acd0
      0000000000000016 - 0000000000000016   B   8149acd0
      0000000000000017 - 0000000000000017   B   8149acd0
      0000000000000018 - 0000000000000018   B   8149acd0
      0000000000000019 - 0000000000000019   B   8149acd0
      000000000000001a - 000000000000001a   B   8149acd0
      000000000000001b - 000000000000001b   B   8149acd0
      000000000000001c - 000000000000001c   B   8149acd0
      000000000000001d - 000000000000001d   B   8149acd0
 000000000000001e - 000000000000001e   B   8149acd0
      000000000000001f - 000000000000001f   B   8149acd0
 0000000000000020 - 0000000000000020   B   8149acd0
      0000000000000021 - 0000000000000021   B   8149acd0
      0000000000000022 - 0000000000000022   B   8149acd0
      0000000000000023 - 0000000000000023   B   8149acd0
      0000000000000024 - 0000000000000024   B   8149acd0
      0000000000000025 - 0000000000000025   B   8149acd0
      0000000000000026 - 0000000000000026   B   8149acd0
      0000000000000027 - 0000000000000027   B   8149acd0
      0000000000000028 - 0000000000000028   B   8149acd0
      0000000000000029 - 0000000000000029   B   8149acd0
      000000000000002a - 000000000000002a   B   8149acd0
      000000000000002b - 000000000000002b   B   8149acd0
      000000000000002c - 000000000000002c   B   8149acd0
 000000000000002d - 000000000000002d   B   8149acd0
      000000000000002e - 000000000000002e   B   8149acd0
 000000000000002f - 000000000000002f   B   8149acd0
      0000000000000032 - 0000000000000032   B   8149acd0
      0000000000000039 - 0000000000000039 S     814776d0  (ACPI)
    Possible allocation:
      < none >

    DEVNODE 81476f28 (ACPI_HAL\PNP0C08\0)
      Interrupt Arbiter "ACPI_IRQ" at bfff10e0
        Allocated ranges:
          0000000000000000 - 0000000000000000   B   81495bb0
          0000000000000001 - 0000000000000001       814952b0  (i8042prt)
          0000000000000003 - 0000000000000003 S     81495610  (Serial)
          0000000000000004 - 0000000000000004   B   8149acd0
          0000000000000006 - 0000000000000006       81495730  (fdc)
          0000000000000008 - 0000000000000008       81495a90
          0000000000000009 - 0000000000000009 S     814776d0  (ACPI)
          000000000000000b - 000000000000000b S
            000000000000000b - 000000000000000b S     81453c30  (ds1)
            000000000000000b - 000000000000000b S     81453a30  (E100B)
            000000000000000b - 000000000000000b S     81493c30  (uhcd)
            000000000000000b - 000000000000000b S     8145c390  (atirage3)
          000000000000000c - 000000000000000c       814953d0  (i8042prt)
 000000000000000d - 000000000000000d   B   81495850
          000000000000000e - 000000000000000e       8145bb50  (atapi)
 000000000000000f - 000000000000000f       8145b970  (atapi)
        Possible allocation:
          < none >

在这种情况下，音频、通用串行总线 (USB)、网络接口卡 (NIC) 和视频都会使用相同的 IRQ。

要找出哪个 ISR 拥有中断的所有权，可检查 ISR 的返回值。只需将 U 命令与在 !arbiter 显示中给定的地址一起用于对 ISR 进行反汇编，然后在 ISR 的最后一条指令上设置断点（这将是一条“ret”指令）。请注意，使用 g <address> 命令相当于在该地址上设置断点：

kd> g bfe33e7b
ds1wdm!AdapterIsr+ad:
bfe33e7b c20800           ret     0x8

使用 r 命令检查寄存器。请具体查看 EAX 寄存器。如果以下代码示例中显示的 EAX 寄存器内容不为零，则此 ISR 要求了中断。否则，中断未被要求，操作系统将调用下一个 ISR。本例表明显卡没有要求中断：

kd> r
eax=00000000 ebx=813f4ff0 ecx=00000010 edx=ffdff848 esi=8145d168 edi=813f4fc8
eip=bfe33e7b esp=f714eec4 ebp=f714eee0 iopl=0         nv up ei pl zr na po nc
cs=0008  ss=0010  ds=0023  es=0023  fs=0030  gs=0000             efl=00000246
ds1wdm!AdapterIsr+ad:
bfe33e7b c20800           ret     0x8

事实上，在这种情况下，IRQ 0xb 上的任何设备都没有要求中断。遇到此问题时，还应检查与中断相关联的每个硬件是否真正启用。对于 PCI，这很简单 - 查看 !pci 扩展输出所显示的 CMD 寄存器即可：

kd> !pci 0 0
PCI Bus 0
00:0  8086:7190.03  Cmd[0006:.mb...]  Sts[2210:c....]  Device  Host bridge
01:0  8086:7191.03  Cmd[0107:imb..s]  Sts[0220:.6...]  PciBridge 0->1-1  PCI-PCI bridge
03:0  1073:000c.03  Cmd[0000:......]  Sts[0210:c....]  Device  SubID:1073:000c Audio device
04:0  8086:1229.05  Cmd[0007:imb...]  Sts[0290:c....]  Device  SubID:8086:0008 Ethernet
07:0  8086:7110.02  Cmd[000f:imb...]  Sts[0280:.....]  Device  ISA bridge
07:1  8086:7111.01  Cmd[0005:i.b...]  Sts[0280:.....]  Device  IDE controller
07:2  8086:7112.01  Cmd[0005:i.b...]  Sts[0280:.....]  Device  USB host controller
07:3  8086:7113.02  Cmd[0003:im....]  Sts[0280:.....]  Device  Class:6:80:0

请注意，音频芯片（标记为“音频设备”）的 CMD 寄存器为零。这意味着此时音频芯片实际上已被禁用。这也意味着音频芯片无法响应驱动程序的访问。

在这种情况下，需要手动重新启用音频芯片。

通过

调试中断风暴

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