[Android稳定性] 第030篇 [问题篇] I2C bus hang 导致锁线程阻塞导致卡死

本文分析了测试过程中出现的ANR问题，通过分析bugreport日志，发现大量内核线程卡在“不可中断睡眠”状态，表明线程正在等待I/O操作。进一步分析发现，问题可能出在电池/充电控制相关驱动上，因为涉及I²C通信和电源管理的模块出现异常。此外，fg_read_volt函数在I²C读失败后，会尝试重试，但可能因为互斥锁或I2C总线问题导致永久阻塞，进而引发系统内多个线程进入D状态。根本原因可能是I²C传输超时导致regmap_raw_read函数卡住或失败，进而导致fg_read_word和fg_read_volt函数卡住或多次失败，最终引发线程风暴。可能的原因包括硬件层面的I²C总线锁死、Fuel Gauge芯片异常、电池连接问题，以及软件层面的I²C驱动问题、多线程并发访问问题、I²C错误处理问题等。

本文作者 林渡
文章发布日期 2025-04-07 17:29
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AI智能摘要

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一、问题背景

测试过程中出现ANR问题

二、问题分析

2.1 bugreport日志分析

01-01 00:01:36.727  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:39.287  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:41.335  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x12, ret:-110
01-01 00:01:41.847  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:44.407  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:46.455  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x0c, ret:-110
01-01 00:01:46.967  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:49.527  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:51.575  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x0c, ret:-110
01-01 00:01:52.091  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:54.647  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:56.695  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x06, ret:-110
01-01 00:01:57.207  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:01:59.767  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:01.815  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x06, ret:-110
01-01 00:02:02.327  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:04.887  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:06.935  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x08, ret:-110
01-01 00:02:07.447  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:10.007  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:12.055  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x08, ret:-110
01-01 00:02:12.062  root   150   150 E fg_read_volt: [FG_UNKNOWN] failed to read VBAT
01-01 00:02:12.567  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:13.807  1000  2454  2454 I sysrq   : Show Blocked State
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : g_reclaim_threa state:D stack:0     pid:122   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : kworker/4:2     state:D stack:0     pid:150   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : kworker/6:8     state:D stack:0     pid:702   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x44/0x20c
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : kworker/6:9     state:D stack:0     pid:703   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : kworker/6:11    state:D stack:0     pid:705   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x158/0x20c
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I task    : kworker/6:12    state:D stack:0     pid:706   ppid:2      flags:0x00000008
01-01 00:02:13.812  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x44/0x20c
01-01 00:02:13.813  1000  2454  2454 I task    : android.hardwar state:D stack:0     pid:1335  ppid:1      flags:0x04000001
01-01 00:02:13.813  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x44/0x20c
01-01 00:02:13.813  1000  2454  2454 I task    : binder:1350_2   state:D stack:0     pid:1350  ppid:1      flags:0x04000008
01-01 00:02:13.814  1000  2454  2454 I task    : vendor.xiaomi.h state:D stack:0     pid:3067  ppid:1      flags:0x04000000
01-01 00:02:13.814  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x44/0x20c
01-01 00:02:13.814  1000  2454  2454 I task    : hvdcp_opti      state:D stack:0     pid:2606  ppid:1      flags:0x04000000
01-01 00:02:13.814  1000  2454  2454 I         : iio_read_channel_processed_scale+0x44/0x20c
01-01 00:02:15.127  root   150   150 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:17.175  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x0a, ret:-110
01-01 00:02:17.687  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:20.247  root   705   705 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:22.295  root   705   705 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x0c, ret:-110
01-01 00:02:22.807  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:25.367  root   705   705 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:27.415  root   705   705 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x0c, ret:-110
01-01 00:02:27.927  1047  1350  1350 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126
01-01 00:02:30.487  root   703   703 E i2c_geni 4c88000.i2c: I2C xfer timeout: 126

日志显示，有大量内核线程（如 kworker/*、android.hardware.* 等）处于 D 状态，也就是“不可中断睡眠”（uninterruptible sleep）状态。这种状态通常说明线程正在等待 I/O 操作（比如读写硬件），并且不能被打断。

这种情况经常是由于：

硬件驱动死锁；
某些 I²C 设备响应超时；
互斥锁（mutex）争用；
或者 设备驱动 bug 导致的。

2.2 关键信息

大量线程卡在 __mutex_lock 或 rt_mutex_lock：
```
__mutex_lock+0x414/0xdec
rt_mutex_lock+0x84/0xf8
```
这些是内核中的互斥锁，线程在等待资源释放，如果锁未及时释放就会一直卡住。
涉及 I²C 总线相关驱动
```
i2c_adapter_lock_bus
i2c_transfer
geni_i2c_xfer [i2c_msm_geni]
```
表示线程在访问 I²C 总线时被阻塞了，可能是某个 I²C 设备没有正确响应，或在高并发访问中出现死锁
模块相关

日志中提到了几个相关模块（括号中是驱动模块名）：
- fg_monitor_workfunc 和 fg_get_property（bq28z610 电池监控）
- xm_charge_work（xm_smart_chg，智能充电相关）
- qg_status_change_work（gauge_iio，电池电量管理）
- status_change_work（qpnp_smb5_main，高通电源管理）
这些模块都跟 电源管理 和 I²C通信 密切相关，说明问题可能出在 电池/充电控制相关驱动 上。
问题初始点
```
01-01 00:02:12.055  root   150   150 E fg_read_word: [FG_UNKNOWN] I2C failed to read 0x08, ret:-110
01-01 00:02:12.062  root   150   150 E fg_read_volt: [FG_UNKNOWN] failed to read VBAT
```
I²C 读失败后，线程并未退出，而是卡在了等待锁或重复尝试中，造成后续多个线程排队等待同一锁或资源，最终引发系统内多个 kworker、android.hardware.* 等线程全部进入 D 状态；

2.3 fg_read_volt函数

static int fg_read_volt(struct bq_fg_chip *bq)
{
	u16 vbat = 0;
	bool retry = false;
	int ret = 0;

retry:
	ret = fg_read_word(bq, bq->regs[BQ_FG_REG_VOLT], &vbat);
	if (ret < 0) {
		if (!retry) {
			retry = true;
			msleep(10);
			goto retry;
		} else {
			fg_err("%s failed to read VBAT\n", bq->log_tag);
			vbat = 4000;
			if (bq->i2c_error_count < 10)
				bq->i2c_error_count++;
		}
	} else {
		if (bq->i2c_error_count > 0)
			bq->i2c_error_count = 0;
	}

	bq->vbat = (int)vbat;

	if (bq->device_name == BQ_FG_BQ28Z610)
		fg_read_cell_voltage(bq);
	else
		bq->cell_voltage[0] = bq->cell_voltage[1] =
			bq->cell_voltage[2] = bq->vbat;

	return ret;
}

当 I²C 总线发生异常（如设备死机、掉电或SCL被拉低），fg_read_word() 返回 -110（超时）。
这时代码会重试一次（这是对的），但问题在于：
- fg_read_word()内部可能会卡在 I2C 总线等待或 mutex 锁无法释放。
- 如果驱动没有设好超时保护或有锁未释放，就可能在这里永久阻塞；
- 最终造成整个 workqueue 卡住，后续线程不断堆积，形成“线程风暴”。

三、根本原因

i2c_geni I2C 传输超时（xfer timeout）
  ↓
regmap_raw_read() 卡住或失败返回 -110
  ↓
fg_read_word() 返回失败
  ↓
fg_read_volt() 卡住、或尝试多次失败
  ↓
workqueue（fg_monitor_workfunc）卡住
  ↓
其他模块依赖电池、电源信息也开始排队卡住
  ↓
大量线程进入 D 状态，系统响应缓慢甚至软死机

可能原因（硬/软件并存）：

✅ 硬件层面：

I²C 总线被锁死（例如 SDA/SCL 拉低，常见于设备掉电或 hang 住）；
Fuel Gauge 芯片（如 bq28z610）未上电或异常；
电池连接松动/接触不良导致设备未响应；

✅ 软件层面：

i2c_geni 驱动在 I²C timeout 后未完全清理通道；
多线程并发访问 I²C 导致调度异常或中断丢失；
某些 I²C 错误后未复位控制器，导致后续 I²C 通信全部失败。

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