kdump over nfs

在获取内核core dump介绍了如何通过获取内核core dum来排查系统宕机等异常，这是Linux平台内核开发和debug的基本技术。

在线上海量服务器运维的时候，会遇到一些特定的需求，需要集中管理服务器kernel core dump：

• 服务器本地磁盘空间有限，甚至可能没有本地磁盘。例如，云计算有一种采用无盘方式部署的计算节点。

• 通过平台对内核core进行自动化分析，需要将海量服务器中异常导致的kernel core dump采集到分析平台。

Linux的kdump有两种方式支持基于网络的kernel core dump:

• kdump over nfs

• kdump over ssh

kdump over nfs原理是：当内核core dump时，reboot到微内核，立即通过NFS协议挂载远程服务器共享的NFS存储，直接将kernel core dump保存到远程服务器存储中。这种方式不需要本地磁盘，而且当出现本地磁盘故障引发内核异常时，通过网络方式输出core dump也避免了本地磁盘无法写入的问题。

kdump over ssh原理类似，区别是reboot到微内核时候，是通过ssh方式输出core dump文件，所以要求主机具有无需密码能够ssh访问存储服务器。这个配置比kdump over nfs要复杂一些，主要麻烦是分发管理ssh密钥。

本文介绍如何实现基于网络的kdump over nfs。

准备工作

• 主机内核配置

主机内核参数中需要设置 crashkernel=auto ，这是推荐设置，不在需要计算为为微内核预留的内存量。

• 估算kdump大小

makedumpfile工具提供了估算kdump文件大小的参数 --mem-usage ，不过需要内核支持 p_paddr

makedumpfile --mem-usage /proc/kcore

• NFS存储服务器配置NFS共享存储输出：

详细参考CentOS 7 NFS设置

硬盘挂载到 /data 目录

mount /dev/sdb1 /data

使用以下命令安装 NFS 支持

yum install nfs-utils nfs-utils-lib

编辑存储服务器的/etc/exports配置文件

/data    192.168.122.0/24(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)

设置nfs相关服务在操作系统启动时启动

systemctl enable rpcbind
systemctl enable nfs-server
systemctl enable nfs-lock
systemctl enable nfs-idmap

启动nfs服务

systemctl start rpcbind
systemctl start nfs-server
systemctl start nfs-lock
systemctl start nfs-idmap

kdump配置

默认kummp配置

在RHEL/CentOS 7操作系统上，默认已经启用了kdump服务，默认配置如下

path /var/crash
core_collector makedumpfile -l --message-level 1 -d 31

配置解析：

• path /var/crash 默认将kernel core dump存储到/var/crash目录。对于无盘云计算的Compute Node，在kdump时是无法写入本地磁盘的，所以这行配置需要修改，见下文。

• core_collector 是设置内核core的采集器，这里只支持makedumpfile。

  • 参数-l表示采用默认压缩算法是 lzo，其他参数有-c表示zlib压缩，-p表示snappy压缩。

  • -d 31表示dump level，-d参数表示摈弃掉不需要的内存页，这个值是你期望忽略的内存页对应值的累加结果值。默认的参数是 -d 31 ，其实就是把上诉所有不需要的内存页全部摈弃掉。

Option	说明
1	Zero pages
2	Cache pages
4	Cache private
8	User pages
16	Free pages

zero pages: 当一个进程第一次对一个页进行读操作时，而且该页不在内存中时，kernel应该给进程分配一个新的页帧，更安全的做法是分配一个filled with zero的页帧给进程，这样才能保证别的进程的信息不会被新的进程给读取，所以linux中保留的一个这样filled with zero的页帧，叫zero page，当这种情况发生时，系统就将zero page填入页表中，并标记为不可写。当进程要对zero page进行写操作时则 copy on write 机制就会被触发。 https://blog.csdn.net/longxj04/article/details/3897432

            |         non-
      Dump  |  zero   private  private  user    free
      Level |  page   cache    cache    data    page
     -------+---------------------------------------
         0  |
         1  |   X
         2  |           X
         4  |           X        X
         8  |                            X
        16  |                                    X
        31  |   X       X        X       X       X

nfs存储core dump配置

• /etc/kdump.conf配置

要支持将主机kernel core dump存储到远程NFS共享存储，配置只需要修改一行，增加如下配置

nfs 192.168.122.1:/data/nfs_share

主机/etc/kdump.conf完整配置如下：

nfs 192.168.122.1:/data/nfs_share
path /var/crash
core_collector makedumpfile -l --message-level 1 -d 31

这里设置NFS服务器上/data/nfs_share目录作为保存目录，加上配置path /var/crash，完整的存储路径就是/data/nfs_share/var/crash。所以必须确保NFS服务器上（ 注意：在NFS服务器上执行以下命令 ），预先创建好这个目录:

mkdir -p /data/nfs_share/var/crash

当重启主机（输出kernel core dump的主机，也就是计算节点）的kdump服务时，会自动检测远程NFS服务器上是否有该目录，如果缺少该目录，就会直接报错，无法正确生成主机kdump需要的initramfs。

• 重启kdump服务

systemctl stop kdump
systemctl start kdump

启动kdump服务后，通过systemctl status kdump -l检查是否正常rebuild initramfs，例如，上述如果没有正确创建NFS服务器上存储core的目录，就会导致kdump服务器启动失败。

验证

请参考 串口管理程序conman 设置好主机串口控制台，验证能够通过 conman <server_name> 连接到主机串口控制台。我们准备通过串口给服务器发送 sysrq magic 组合键来触发crash，以便能够验证kernel core dump是否正确输出到远程NFS服务器存储中。

• 启用内核支持 sysrq magic

服务器建议预先默认启用sysrq，这样在异常时，可以随时外接键盘发送sysrq magic组合键，或者通过串口conman发送sysrq触发crash kernel core dump

cat << EOF > /etc/sysctl.d/kernel_debug.conf
kernel.sysrq = 1
EOF

然后刷新

sysctl --system

如果仅仅想测试一次，不想默认启用sysrq，则不添加配置文件/etc/sysctl.d/kernel_debug.conf仅仅执行如下命令临时启用sysrq：

echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq

• 通过conman连接服务器串口控制台，然后按下如下组合键触发crash：

  • Bt - （可选）生成堆栈跟踪

  • Bm - （可选）打印内存状态，特别是在out of memory情况，特别需要此项信息

  • Bc - 触发crash dump

注意：大写字幕B表示serial-break字符，对于conman就是同时按下 &B。例如，这里Bc就是表示先同时按下&B，然后放开按键，马上按一下c，就能够 触发crash dump

自动生成主机kernel core dump

对于服务器随机的异常，不可能随时人工去完成触发内核core dump来采集必要的信息。此时可以利用内核的NMI watchdog以及出现softlockup自动触发panic来实现生成kernel core dump。

警告 ：不要在线上服务器直接开启以下自动生成kernel core dump的配置，这是一个危险的参数。仅用于故障排查的少量debug服务器。否则可能会触发线上大量服务器的异常重启（因为kernel core dump会需要重启服务器）。

cat << EOF > /etc/sysctl.d/kernel_debug.conf
kernel.sysrq = 1
kernel.softlockup_panic = 1
kernel.panic_on_io_nmi = 1
kernel.panic_on_unrecovered_nmi = 1
kernel.unknown_nmi_panic = 1
kernel.panic_on_warn=1
EOF

然后刷新

sysctl --system

kernel.panic_on_warn=1比较危险，即使非致命的内核错误也可能会有可忽略的warning，如果启用这个参数，则可能在warning时候直接触发kernel core dump。

上述配置后，服务器如果有硬件异常或者软件BUG导致的softlockup，都会立即触发内核kernel core dump，并实现远程NFS集中采集。后续就可以通过自动化平台进行分析，监控和告警。