linux watchdog驱动工作原理

无论硬件watchdog还是由软件模拟的硬件watchdog，最终都是管理的/dev/watchdog文件。Linux内核自身有watchdog驱动的实现，其主要代码在drivers/watchdog下。其工作的大概流程是，先注册watchdog驱动，系统通过start启动/dev/watchdog设备后，由定时的ping来保证喂狗，如果在timeout时间内检测到都没有喂狗的话，就会系统复位修复。

注册watchdog驱动

通过watchdog_register_device注册watchdog_device为对象的watchdog驱动。Watchdog的结构如下：

truct watchdog_device {
int id;
struct cdev cdev;
struct device *dev;
struct device *parent;
const struct watchdog_info *info;
const struct watchdog_ops *ops;
unsigned int bootstatus;
unsigned int timeout;
unsigned int min_timeout;
unsigned int max_timeout;
void *driver_data;
struct mutex lock;
unsigned long status;
/* Bit numbers for status flags */
#define WDOG_ACTIVE 0 /* Is the watchdog running/active */
#define WDOG_DEV_OPEN 1 /* Opened via /dev/watchdog ? */
#define WDOG_ALLOW_RELEASE 2 /* Did we receive the magic char ? */
#define WDOG_NO_WAY_OUT 3 /* Is 'nowayout' feature set ? */
#define WDOG_UNREGISTERED 4 /* Has the device been unregistered */
};

其中关键的是要实现ops操作集，ops包含了watchdog的start/ping等在内的关键操作接口。

struct watchdog_ops {
struct module *owner;
/* mandatory operations */
int (*start)(struct watchdog_device *);
int (*stop)(struct watchdog_device *);
/* optional operations */
int (*ping)(struct watchdog_device *);
unsigned int (*status)(struct watchdog_device *);
int (*set_timeout)(struct watchdog_device *, unsigned int);
unsigned int (*get_timeleft)(struct watchdog_device *);
void (*ref)(struct watchdog_device *);
void (*unref)(struct watchdog_device *);
long (*ioctl)(struct watchdog_device *, unsigned int, unsigned long);
};

通过ioctl访问并设置watchdog

内核对外统一封装了watchdog的设置接口，以此屏蔽不同watchdog驱动的差异。通过ioctl向/dev/watchdog写入不同命令，可以设置超时时间或是Ping等操作。Watchdog提供的ioctl接口是watchdog_ioctl。

static long watchdog_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
unsigned long arg)

比如WDIOC_SETTIMEOUT可以设置超时时间；WDIOC_KEEPALIVE是调用ping操作；WDIOC_SETOPTIONS可以控制watchdog的开启与关闭。

int fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
int timeout = 10;
int options = WDIOS_ENABLECARD;
ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIOS, &options);//open watchdog
ioctl(fd, WDIOC_SETTIMEOUT, &timeout);//set watchdog timer
ioctl(fd, WDIOC_KEEPALIVE);//ping watchdog

Watchdog运行

虽然watchdog具体的工作方式涉及到硬件和驱动的不同会有所不一样，但基本都是会在watchdog设备probe时启动一个timer，定时例测更新，一旦被watchdog硬件检测到规定时间内没有更新，会由硬件将系统拉复位。 通过ioctl调用watchdog驱动提供的接口，可以由用户自己控制例测条件。 在/lib/modules/内核名/kernel/drivers/watchdog下有各个厂商的watchdog驱动。以softdog为例示意一下watchdog的使用（代码路径在drivers/watchdog/softdog.c）： 1.insmod softdog.ko 安装softdog驱动。 2.wdctl /dev/watchdog* 可以查看当前系统下安装的所有watchdog驱动 3.insmod后watchdog的功能默认是没有开启的，要先使能，然后持续喂狗操作。一旦使能后，如果停止喂狗，会触发watchdog修复。需要注意的是，在有些厂商的实现里，使能了watchdog后再停止watchdog，也会触发watchdog修复。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/watchdog.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
        int fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
        int options = WDIOS_ENABLECARD;
        int timeout = 10;

        if (fd == -1)
        {
                printf("Failed to open device watchdog!\n");
                return 0;
        }

        ioctl(fd, WDIOC_SETTIMEOUT, &timeout);//modify watchdog timeout (seconds)
        ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, &options);//open/close watchdog routine

        while (1)
        {
                ioctl(fd, WDIOC_KEEPALIVE);//keep watchdog alive
                sleep(1);
        }

        return 0;
}