如何在指定Ubuntu X86_64平台用用户态C程序触发CPU soft lockup

实现原理 #

CPU soft lockup是内核看门狗机制检测到某CPU核心连续超过阈值（默认20秒）没有发生进程调度时上报的异常状态。用户态程序只要绑定到固定CPU核心、抢占CPU不让出调度权，即可触发该异常。

前置校验 #

先确认内核参数配置符合要求，执行以下命令校验：

• 确认看门狗已开启：sysctl kernel.watchdog 输出应为1
• 确认soft lockup阈值：sysctl kernel.watchdog_thresh 输出默认值为10，对应实际检测阈值为2倍参数值即20秒
• 确认soft lockup不会触发系统重启：sysctl kernel.panic_on_softlockup 输出应为0，否则会导致触发后系统直接重启

完整C代码 #

文件名trigger_softlockup.c：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sched.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int cpu_id = 1; // 绑定到CPU核心1，可自行修改为空闲核心编号
    cpu_set_t cpuset;
    struct sched_param sched_p;

    // 1. 设置CPU亲和性，绑定到指定核心
    CPU_ZERO(&cpuset);
    CPU_SET(cpu_id, &cpuset);
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpuset) != 0) {
        perror("sched_setaffinity failed");
        return -1;
    }

    // 2. 设置进程为最高优先级的FIFO实时调度，避免被其他进程抢占
    sched_p.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
    if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &sched_p) != 0) {
        perror("sched_setscheduler failed, need root permission");
        return -1;
    }

    printf("Process bound to CPU %d, entering dead loop to trigger soft lockup...\n", cpu_id);
    // 3. 纯用户态死循环，不执行任何系统调用，完全占用CPU不让出调度权
    while(1);

    return 0;
}

编译运行步骤 #

1. 编译命令：gcc trigger_softlockup.c -o trigger_softlockup -lpthread
2. 执行命令（需要root权限）：sudo ./trigger_softlockup
3. 等待20~30秒后，执行dmesg即可看到内核输出的BUG: soft lockup - CPU#1 stuck for Xs!类报错，代表触发成功

注意事项 #

• 尽量绑定到空闲的CPU核心运行，避免影响系统其他进程运行
• 触发完成后直接按Ctrl+C终止进程即可恢复，不会造成系统永久损坏
• 不要在生产环境执行该操作

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Franc