Linux WDT 软件分析

linux WDT（看门狗）

看门狗子系统

• 为什么要实现看门狗子系统？

因为要实现linux底层对WDT 不同硬件的统一控制
在driver部分中最终回去调用watchdog_dev

wdt 代码解析

• 结构体使用场景和Attention

structxxxwdd_data;// 先定义数据本体wdd=&wdd_data;// 把wdd_data的地址赋值给指针wdd// 场景1：函数内临时使用小结构体 → 用变量voidset_short_config(){structxxxwdd;// 栈上变量，用完就销毁wdd.id=1;wdd.timeout=1000;// 临时使用，无需传递 → 直接用变量更简单}// 场景2：函数间传递配置 → 用指针（避免拷贝）voidset_hardware_config(structxxx*wdd){if(wdd==NULL){// 必加空指针检查！防止踩地址return;}wdd->id=2;wdd->timeout=2000;}// 场景3：动态分配（内核中）→ 用指针structxxx*create_hardware_instance(){// 堆内存分配（内核用kmalloc，用户态用malloc）structxxx*wdd=kmalloc(sizeof(structxxx),GFP_KERNEL);if(wdd==NULL){// 检查分配是否成功returnNULL;}// 初始化指针指向的结构体wdd->id=3;wdd->timeout=3000;returnwdd;// 返回指针，数据不会随函数结束销毁}//attention1.野指针解引用structxxx*wdd;wdd->id=1;// 错误！指针没指向任何有效内存，直接踩地址崩溃//修复：先赋值地址，再加空指针检查//attention2.返回栈变量的指针structxxx*get_wdd(){structxxxwdd;// 栈变量，函数结束就销毁return&wdd;// 返回野指针，后续访问必出问题}//修复：用 kmalloc/malloc 分配堆内存，或让调用方传入指针//attention3.混淆 . 和 ->structxxxwdd;wdd->id=1;// 错误！变量用.，指针用->structxxx*wdd_ptr=&wdd;wdd_ptr.id=1;// 错误！指针用->

• 在设备树 .dtsi 文件中定义硬件的地址
  

其中 <0x0 … 对应的地址信息>

• 进行匹配probe函数
  

其中的dw_wdt_of_match结构体中的 "snp,dw-wdt"和.dtsi下的匹配

//define the watchdog infostructwatchdog_info{...}//函数操作集合 原厂工程师实现structwatchdog_ops{...}//看门狗管理者 重启系统的函数structwatchdog_governor{...//重启系统之前调用void[*pretimeout]{strcut watchdog_device*wdd}}//实现的对 wdd的watchdog_device封装 作为硬件的启动驱动structwd_wdt{...strcut watchdog_device wdd}

mem=platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);//获取 ./dtsi 中的设备地址信息

其中的看门狗信息可由 watchdog_info结构体进行获取赋值 ，代码如下：

• 获取看门狗信息

wdd->info=&dw_wdt_ident;//设置最小时间wdd->min_timeout=1//设置最大时间wdd->max_hw_heartbeat_ms=dw_wdt_top_in_seconds(dw_wdt,DW_WHT_MAX_TOP)*1000;wdd->parent=dev

设置看门狗参数

• 看门狗不停止

//需要设置禁止停止时候WDOG_NO_WAY_OUT

该参数的设置需要在linux mkconfig中打开config watchdog nowayoff 选项

• 看门狗优先级

//设置优先级watchdog_set_restart_priority()

在设置不同 优先级0 ，128， 256 后系统内核会决定用哪个函数来进行重启。

//设置下列函数后watchdog_set_drvdate(wdd,dw_wdt);//可以用下列函数获取结构体watchdog_get_drvdate(wdd,dw_wdt);

看门狗核心代码

• 看门狗初始化代码

staticint__initwatchdog_init(void){init err;err=watchdog_dev_init();if(err<0)return0;watchdog_deferred_registration();return0;}

• id 号重分配机制

staticint__initwatchdog_init(void){init err;err=watchdog_dev_init();if(err<0)return0;watchdog_deferred_registration();return0;}

• 在获取到wdd id 后可以进行调用ida_simple_get(&watchdog_ida, 0, MAX_DOGS, GFP_KERNEL);
• 初始值为 id为-1 在 id<1 时会进行有一次的id分配

代码如下所示
调用的注册函数后注册判断

获取成功后，进行wdd->id = id 的赋值，再进行注册wdd
如果失败 再获取一次 再注册

看门狗停止

• 判断系统重启时候的看门狗状态

if(test_bit(WDOG_STOP_ON_REBOOT,&wdd->status)){if(!wdd->ops-stop)pr_warn("watchdog%d:stop_on_reboot not supported\n",wdd->id);else{wdd->reboot_nb.notifier_call=watchdog_reboot_notifier;ret=register_reboot_notifier(&wdd->reboot_nb);if(ret){pr_err("watchdog%d:cannot not register reboot notifier(%d)\n",wdd->id,ret);watchdog_dev_unregister(wdd);ida_simple_remove(&watchdog_ida,id);returnret}}}if(wdd->ops->start){wdd->restart_nb->restart_handler(&wdd->restart_nb);ret=register_restart_handler(&wdd->restart_nb);if(ret)pr_warn("watchdog%d: Cannot register restart handler (%d)\n",wdd->id,ret);}

以上代码是进行对系统重启时候的stop函数存在判断
如果有则注册回调函数 watchdog_reboot_notifier 在启动时进行调用回调函数
如果有(wdd-> ops->start) 则注册，在重置系统时候进行回调函数register_restart_handler

初始化看门狗

• 进行看门狗设dev_init

采用kthread_create_worker(0, ""watchdogd); 创建一个看门狗内核线程工作线程

/** * watchdog_dev_init - init dev part of watchdog core * * Allocate a range of chardev nodes to use for watchdog devices. * * Return: 0 if successful, error otherwise. */int__initwatchdog_dev_init(void){interr;watchdog_kworker=kthread_run_worker(0,"watchdogd");if(IS_ERR(watchdog_kworker)){pr_err("Failed to create watchdog kworker\n");returnPTR_ERR(watchdog_kworker);}sched_set_fifo(watchdog_kworker->task);err=class_register(&watchdog_class);if(err<0){pr_err("couldn't register class\n");gotoerr_register;}err=alloc_chrdev_region(&watchdog_devt,0,MAX_DOGS,"watchdog");if(err<0){pr_err("watchdog: unable to allocate char dev region\n");gotoerr_alloc;}return0;err_alloc:class_unregister(&watchdog_class);err_register:kthread_destroy_worker(watchdog_kworker);returnerr;}

在watchdog_ping_work 函数中进行喂狗

杂项设备和字符设备

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杂项设备的注册流程

• 定义struct miscdevice结构体，指定设备名（如 “watchdog”）、次设备号、file_operations（操作函数集）；
• 设置父设备等关联信息（watchdog_miscdev.parent = wdd->parent）；
• 调用misc_register(&watchdog_miscdev)完成注册，内核自动创建/dev/watchdog设备文件

字符设备的注册流程（传统方式） 要实现一个字符设备驱动，需要手动完成：

申请主设备号（静态指定或动态申请）； 定义struct file_operations结构体（实现 open/read/write/ioctl 等操作函数）； 调用cdev_init()初始化字符设备结构体； 调用cdev_add()将设备添加到内核； 创建/dev下的设备文件（手动 mknod 或自动创建设备节点）。

存在多个看门狗

存在普通看门狗 （Non-secure WDT (WDT_NS)）由linux内核控制
而 安全看门狗 （SecureWDT (WDT_S) ）由安全模块控制的

• old 设备看门狗和新的兼通问题

if(wdd->id==0){old_wd_data=wd_data;watchdog_miscdev.parent=wdd->parent;err=misc_register(&watchdog_miscdev);

misc_register 注册看门狗 misc 设备到内核

• misc_register()：内核提供的 misc 设备注册函数，成功返回 0，失败返回负的错误码（如 - EBUSY 表示设备已被注册）。
• 注册成功后：
  内核会在/dev/目录下创建看门狗设备文件（通常是/dev/watchdog）；
  用户空间程序可通过 open/read/write/ioctl 等系统调用操作看门狗（比如喂狗、设置超时时间）；
  该设备会关联到看门狗驱动的操作函数集（如watchdog_miscdev.fops指向的 file_operations）。

• watchdog_register_pretimeout 中会确定看门狗是否支持超时预处理的功能，若没有则返回0