作者 ｜ vivo 互联网服务器团队-  Hao Chan

随着互联网业务的服务快速发展 ，基础设施的器内可用性也越来越受到业界的关注
。内存发生故障的存故测居故障率高、频次多、障预影响大 ，服务这些对于上层业务而言都是器内不能接受的 。

本文主要介绍EDAC（Error Detection And Correction）框架在内存预测方面的存故测居应用。首先介绍了EDAC应用的障预背景 ，接着是香港云服务器服务EDAC的原理介绍，然后通过EDAC安装——配置——测试过程详细地介绍了EDAC在vivo服务器上的器内应用，最后提出了内存预测使用EDAC的存故测居方案总结以及服务器RAS（Reliability, Availability and Serviceability）应用减小硬件故障对系统的影响的展望 。

一 、障预背景介绍

随着互联网业务的服务快速发展，基础设施的器内可用性也越来越受到业界的关注。然而硬件故障一直以来都是存故测居一种普遍存在的模板下载现象，由于硬件故障而造成的损失往往是巨大的。在服务器各个部件中，除硬盘故障以外  ，内存故障是第二大常见的硬件故障类型。并且服务器内存的数量众多 ，vivo的内存数量达到40w+条，内存故障造成的最严重的高防服务器后果是会直接导致系统崩溃，服务器宕机，这些对于上层业务而言都是不能接受的。

内存故障可分为UCE（Uncorrectable Error）和CE（Correctable Error） 。当硬件侦测到一个错误，它会通过两种方式报告给CPU的 。其中一种方式是中断，这种情况如果是UCE也就是不可纠正错误 ，则可能会导致服务器立马宕机 。源码下载如果是CE ，即可纠正错误，硬件会利用一部分资源对该错误进行修复，而当内存CE累计过多，无法进行自我修复时 ，则会产生UCE，造成系统宕机重启。因此，我们需要尽早地发现CE过多的内存条 ，及时进行更换，避免造成重大的损失
。

以往内存故障大多是通过MCE（Machine Check Exception）log 和BMC记录的源码库SEL （System Error Log）日志结合去发现定位故障的
，而这些最大的问题是不能够提前发现内存问题，往往是服务器宕机重启后才被动发现的。除此之外还存在以下几个方面的问题：

MCE日志很难直接定位到故障内存槽位。

针对以上问题 ，服务器租用我们需要寻找别的解决方案 。这时EDAC便出现在我们的视野，它能够完美地解决上面所说的所有问题，并且能够实现内存CE故障的主动发现 ，提前发现内存问题。

本文将主要介绍EDAC的原理以及如何通过它实现的故障预测 。

二 、EDAC 原理介绍

EDAC（Error Detection And Correction）是Linux系统的错误检测和纠正的框架 ，它的目的是在linux系统运行过程中，当错误发生时能够发现并且报告出硬件错误。EDAC由一个核心（edac_core.ko）和多个内存控制器驱动模块组成 ，它的子系统有edac_mc 、edac_device、PCI bus scanning，分别是负责收集内存控制器 ，其他控制器（比如L3 Cache控制器）以及PCI设备所报告的错误
。

这里主要讲述EDAC子系统edac_mc是如何收集内存控制器的错误
。内存CE以及UCE是edac_mc class获取的主要错误类型，它主要涉及了以下几个函数：

那么EDAC是如何控制和报告设备故障的呢 ？它又是如何将故障定位以及记录到对应的内存条上的呢？

Linux 是通过sysfs文件系统来展示内核设备的层次关系，EDAC则通过它来控制和报告设备故障 。EDAC是通过抽象出来的内存控制器模型
，将故障定位到对应的内存条上，这主要也是与内存在系统中的排列结构相关。CPU对应的每个MC（memory controller）设备控制着一组DIMM内存模块，这些模块通以片选行(Chip-Select Row,csrowX)和通道(Channel,chX)的方式排布 ，在系统中可以有多个csrow和多个通道 。

通过下列路径可以查看相关文件
：

复制# ls /sys/devices/system/edac/mc/mc0/csrow0/

部分文件的用途如下表所示 ：

EDAC如果发现硬件设备控制器报告的是UE事件 ，并且控制器要求UE即停机，则会重启系统 。控制器检查到CE事件后 ，可以看作对未来UCE事件的预测 。我们可以通过一些屏蔽手段或者更换内存条减少UE事件以及系统宕机的可能性。

三 、EDAC 的应用

EDAC在vivo 现网中的应用过程主要分为以下几步 
：

（1）EDAC在Linux系统中的支持

EDAC在Linux 2.6.16以上的内核中以及系统发行版都已经得到了支持，但是内核中edac的驱动模块却有很多 ，不同的系统版本支持的驱动模块却不尽相同，可以通过以下方式查看系统支持哪些驱动模块。

复制# ls /lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/drivers/edac/

amd64_edac_mod.ko.xz edac_core.ko.xz i3000_edac.ko.xz i5000_edac.ko.xz i5400_edac.ko.xz i7core_edac.ko.xz ie31200_edac.ko.xz skx_edac.ko.xz

那么这些驱动模块之间有什么区别 ？我们又应该怎样选择呢？拿sb_edac与skx_edac进行说明，我们先来看一下它们描述
。

复制# modinfo sb_edac

filename: /lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/drivers/edac/sb_edac.ko.xz

description: MC Driver for Intel Sandy Bridge and Ivy Bridge memory controllers - Ver: 1.1.1

...

# modinfo skx_edac

filename: /lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/drivers/edac/skx_edac.ko.xz

description: MC Driver for Intel Skylake server processors

通过查看描述我们发现 ，原来驱动模块是和CPU的产品架构有关，安装不匹配的模块会出现 edac-util: Error: No memory controller data found 这样的报错。经过我们测试发现，一般而言
，如果CPU的产品架构支持的驱动模块存在的话，系统会默认安装支持的驱动。

（2）配置内存槽位与物理槽位对应关系

通过sysfs文件系统我们可以看到哪个CPU的哪个内存控制下的哪个通道的哪条内存的CE计数，但是它对应的系统下的哪一个内存呢 ，毕竟我们服务器日常的运维，经常看到的是系统槽位名称 ，那么它们的关系是怎样的呢
？

经过查看edac-util的源代码结构发现，它提供了labels.db这个配置文件
，去存储服务器内存的系统槽位与物理槽位对应关系
。

复制# cat /etc/edac/labels.db

# EDAC Motherboard DIMM labels Database file.

#

# $Id: labels.db 102 2008-09-25 15:52:07Z grondo $

#

# Vendor-name and model-name are found from the program dmidecode

# labels are found from the silk screen on the motherboard.

#

#Vendor:

# Model:

编写这个文件的时候，我们需要知道内存是如何在服务器上是怎么插，并且知道它对应的是系统中的槽位名称，不同服务器型号系统槽位的名称不同 。一般能使内存性能发挥最大的插法，总结起来就是对称插法 ，并且先插离CPU远的通道，每个通道里面先插离CPU远的槽位 。

配置完成后，如何去检查是否配置正确呢，主要分为两步：

这里我们还遇到一个rpm包的问题 
：对于厂商的主板的model name前后有多个空格的情况 
，edac-ctl无法识别到主板的model name，lables.db无法注册成功 。最后我们修改了edac-utils包的源代码 ，重新进行了打包。

复制vim edac-utils-0.9/src/util/edac-ctl

# 新增了两行代码，将verdor以及model两边多余的空格去掉

$vendor =~ s/^\s+|\s+$//g;

（3）测试与验证

安装配置完成后 ，就到了测试验证环节了，要怎样去验证EDAC的正确性，保证CE错误记录到了对应的内存条上呢？我们可以使用APEI Error inject做一些错误注入的测试 。

APEI Error inject 它的原理是依赖APEI（ACPI Platform Error Interface） ，它的结构中有四张表：

这里是通过debugfs向内核APEI结构中的EINJ表注入内存错误来进行测试，debugfs是一种用于内核调试的虚拟文件系统 ，简单来说就是可以通过debugfs映射内核数据到用户空间，使用户能够修改一些数据进行调试。

方法步骤如下 ：

复制# 查看是否存在EINJ表

# ls /sys/firmware/acpi/tables/EINJ

# grep <以下字段> /boot/config-3.10.0-693.el7.x86_64

CONFIG_DEBUG_FS=y

CONFIG_ACPI_APEI=y

CONFIG_ACPI_APEI_EINJ=m

# 安装einj

# modprobe einj

# 查看内存地址范围
，这一步是因为/proc/iomem这个文件记录的是物理地址的分配情况，有些内存地址是系统预留存放以及其他设备所占用的
，无法进行错误注入
。

# cat /proc/iomem | grep "System RAM"

00001000-000997ff

00100000-69f79fff

6c867000-6c9e6fff

6f345000-6f7fffff

100000000-407fffffff

# 查看内存页大小

# getconf PAGESIZE

4096 即4KB

# 进入edac错误注入目录

# cat /proc/mounts | grep debugfs

debugfs /sys/kernel/debug debugfs rw,relatime 0 0

# cd /sys/kernel/debug/apei/einj/

# 查看支持注入的错误类型

# cat available_error_type

0x00000008 Memory Correctable

0x00000010 Memory Uncorrectable non-fatal

0x00000020 Memory Uncorrectable fatal

# 写入要注入的错误的类型

echo 0x8 > error_type

# 写入内存地址掩码

echo 0xfffffffffffff000 > param2

# 写入内存地址

echo 0x32dec000 > param1

# 写入0x0 ，若为1
，则会跳过触发环节

echo 0x0 > notrigger

# 写入任何整数触发错误注入  ，这是错误注入的最后一步

echo 1 > error_inject

# 查看日志

# tail /var/log/message

xxxxxx xxxxxxxx kernel: [2258720.203422] EDAC MC0: 1 CE memory read error on CPU_SrcID#0_MC#0_Chan#0_DIMM#1 (channel:0 slot:1 page:0x32dec offset:0x0 grain:32 syndrome:0x0 - err_code:0101:0090 socket:0 imc:0 rank:0 bg:0 ba:3 row:327 col:300)

参考资料 ：