watchdogはシステムが停止した時に、リブートさせるものです。タイマによる定期的なチェックのため、その実装はシステム依存です。ここでは、システムに依存しないソフトドッグと称するwatchdogについてです。

softdogドライバをinsmodすると、miscデバイスとして/dev/watchdogのキャラクタデバイスファイルが作成され、open/writeすることでwatchdogが作動します。(closeしても作動し続けます。) writeする内容は任意で、Vのみwatchdogを停止させます。停止はwriteしたタイミングでなく、/dev/watchdogをクローズしたタイミングとなります。

insmodの引数として、soft_margin=はタイマ周期(デフォルトは60秒)、nowayout=はV書き込みでのwatchdogを停止させるかどうか設定で、CONFIG_WATCHDOG_NOWAYOUTのコンパイル時、デフォルトは停止できません。

register_reboot_notifier()は、reboot_notifier_listにsoftdog_notifierをリストされ、システムが再起動させる前に.notifier_callがコールされます。

#define TIMER_MARGIN    60
static int soft_margin = TIMER_MARGIN;
module_param(soft_margin, int, 0);

#ifdef CONFIG_WATCHDOG_NOWAYOUT
#define WATCHDOG_NOWAYOUT               1
#define WATCHDOG_NOWAYOUT_INIT_STATUS   (1 << WDOG_NO_WAY_OUT)
#else
#define WATCHDOG_NOWAYOUT               0
#define WATCHDOG_NOWAYOUT_INIT_STATUS   0
#endif
static int nowayout = WATCHDOG_NOWAYOUT;
module_param(nowayout, int, 0);

static struct miscdevice softdog_miscdev = {
       .minor          = WATCHDOG_MINOR,
       .name           = "watchdog",
       .fops           = &softdog_fops,
};

static const struct file_operations softdog_fops = {
       .owner          = THIS_MODULE,
       .llseek         = no_llseek,
       .write          = softdog_write,
       .unlocked_ioctl = softdog_ioctl,
       .open           = softdog_open,
       .release        = softdog_release,
};

static struct notifier_block softdog_notifier = {
       .notifier_call  = softdog_notify_sys,
};

static int __init watchdog_init(void)
{
       int ret;

       /* Check that the soft_margin value is within it's range;
          if not reset to the default */
       if (softdog_set_heartbeat(soft_margin)) {
               softdog_set_heartbeat(TIMER_MARGIN);
               printk(KERN_INFO PFX
                   "soft_margin must be 0 < soft_margin < 65536, using %d\n",
                       TIMER_MARGIN);
       }

       ret = register_reboot_notifier(&softdog_notifier);
       if (ret) {
               printk(KERN_ERR PFX
                       "cannot register reboot notifier (err=%d)\n", ret);
               return ret;
       }

       ret = misc_register(&softdog_miscdev);
       if (ret) {
               printk(KERN_ERR PFX
                       "cannot register miscdev on minor=%d (err=%d)\n",
                                               WATCHDOG_MINOR, ret);
               unregister_reboot_notifier(&softdog_notifier);
               return ret;
       }

       printk(banner, soft_noboot, soft_margin, soft_panic, nowayout);

       return 0;
}

static int softdog_set_heartbeat(int t)
{
       if ((t < 0x0001) || (t > 0xFFFF))
               return -EINVAL;

       soft_margin = t;
       return 0;
}

static int softdog_notify_sys(struct notifier_block *this, unsigned long code,
       void *unused)
{
       if (code == SYS_DOWN || code == SYS_HALT)
               /* Turn the WDT off */
               softdog_stop();
       return NOTIFY_DONE;
}

/dev/watchdogをオープンした瞬間に、watchdogが作動します。mod_timer()は、soft_margin秒周期にwatchdog_fire()をコールすることになり、emergency_restart()でシステムをリブートします。

static int softdog_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
       if (test_and_set_bit(0, &driver_open))
               return -EBUSY;
       if (!test_and_clear_bit(0, &orphan_timer))
               __module_get(THIS_MODULE);

       softdog_keepalive();
       return nonseekable_open(inode, file);
}

static struct timer_list watchdog_ticktock =
               TIMER_INITIALIZER(watchdog_fire, 0, 0);

static int softdog_keepalive(void)
{
       mod_timer(&watchdog_ticktock, jiffies+(soft_margin*HZ));
       return 0;
}

static void watchdog_fire(unsigned long data)
{
       if (test_and_clear_bit(0, &orphan_timer))
               module_put(THIS_MODULE);

       if (soft_noboot)
               printk(KERN_CRIT PFX "Triggered - Reboot ignored.\n");
       else if (soft_panic) {
               printk(KERN_CRIT PFX "Initiating panic.\n");
               panic("Software Watchdog Timer expired.");
       } else {
               printk(KERN_CRIT PFX "Initiating system reboot.\n");
               emergency_restart();
               printk(KERN_CRIT PFX "Reboot didn't ?????\n");
       }
}

/dev/watchdogをwriteする事で、softdog_keepalive()し、改めてwatchdog_ticktockをリストを更新します。この時Vを書き込むと、expect_close = 42とし、/dev/watchdogのclose()時、タイマリストからwatchdog_ticktockコールバックを削除します。

static ssize_t softdog_write(struct file *file, const char __user *data,
                                               size_t len, loff_t *ppos)
{
       if (len) {
               if (!nowayout) {
                       size_t i;

                       expect_close = 0;

                       for (i = 0; i != len; i++) {
                               char c;

                               if (get_user(c, data + i))
                                       return -EFAULT;
                               if (c == 'V')
                                       expect_close = 42;
                       }
               }
               softdog_keepalive();
       }
       return len;
}

ioctlでwatchdogの属性の取得および周期時間の設定ができます。また、nowayout=0により、writeでのV書き込みでのwatchdog停止ができなくても、WDIOC_KEEPALIVEコマンドで可能となります。

static long softdog_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
                                                       unsigned long arg)
{
       void __user *argp = (void __user *)arg;
       int __user *p = argp;
       int new_margin;
       static const struct watchdog_info ident = {
               .options =              WDIOF_SETTIMEOUT |
                                       WDIOF_KEEPALIVEPING |
                                       WDIOF_MAGICCLOSE,
               .firmware_version =     0,
               .identity =             "Software Watchdog",
       };
       switch (cmd) {
       case WDIOC_GETSUPPORT:
               return copy_to_user(argp, &ident, sizeof(ident)) ? -EFAULT : 0;
       case WDIOC_GETSTATUS:
       case WDIOC_GETBOOTSTATUS:
               return put_user(0, p);
       case WDIOC_KEEPALIVE:
               softdog_keepalive();
               return 0;
       case WDIOC_SETTIMEOUT:
               if (get_user(new_margin, p))
                       return -EFAULT;
               if (softdog_set_heartbeat(new_margin))
                       return -EINVAL;
               softdog_keepalive();
       case WDIOC_GETTIMEOUT:
               return put_user(soft_margin, p);
       default:
               return -ENOTTY;
       }
}

/dev/watchdogクローズ時にコールされ、V書き込みでのexpect_close == 42なら、softdog_stop()でタイマーリストからwatchdog_ticktockを削除します。

static int softdog_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
       if (expect_close == 42) {
               softdog_stop();
               module_put(THIS_MODULE);
       } else {
               printk(KERN_CRIT PFX
                       "Unexpected close, not stopping watchdog!\n");
               set_bit(0, &orphan_timer);
               softdog_keepalive();
       }
       clear_bit(0, &driver_open);
       expect_close = 0;
       return 0;
}

static int softdog_stop(void)
{
       del_timer(&watchdog_ticktock);
       return 0;
}

補足

watchdog_fire()のsoft_noboot/soft_panicは、insmodパラメータで、以下に定義されています。

#ifdef ONLY_TESTING
static int soft_noboot = 1;
#else
static int soft_noboot = 0;
#endif  /* ONLY_TESTING */
module_param(soft_noboot, int, 0);

static int soft_panic;
module_param(soft_panic, int, 0);

WDIOC_GETSTATUS/WDIOC_GETBOOTSTATUSはハードwatchdogシステム依存です。

カーネルにインプリメントされているサンプルです

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/watchdog.h>

int fd;

/*
 * This function simply sends an IOCTL to the driver, which in turn ticks
 * the PC Watchdog card to reset its internal timer so it doesn't trigger
 * a computer reset.
*/
static void keep_alive(void)
{
   int dummy;

   ioctl(fd, WDIOC_KEEPALIVE, &dummy);
}

/*
* The main program.  Run the program with "-d" to disable the card,
* or "-e" to enable the card.
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
   int flags;

   fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);

   if (fd == -1) {
       fprintf(stderr, "Watchdog device not enabled.\n");
       fflush(stderr);
       exit(-1);
   }

   if (argc > 1) {
       if (!strncasecmp(argv[1], "-d", 2)) {
           flags = WDIOS_DISABLECARD;
           ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, &flags);
           fprintf(stderr, "Watchdog card disabled.\n");
           fflush(stderr);
           exit(0);
       } else if (!strncasecmp(argv[1], "-e", 2)) {
           flags = WDIOS_ENABLECARD;
           ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, &flags);
           fprintf(stderr, "Watchdog card enabled.\n");
           fflush(stderr);
           exit(0);
       } else {
           fprintf(stderr, "-d to disable, -e to enable.\n");
           fprintf(stderr, "run by itself to tick the card.\n");
           fflush(stderr);
           exit(0);
       }
   } else {
       fprintf(stderr, "Watchdog Ticking Away!\n");
       fflush(stderr);
   }

   while(1) {
       keep_alive();
       sleep(1);
   }
}