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Network UPS Tools (NUT) 中usbhid-ups驱动CPU高负载问题分析与解决

2025-06-28 11:08:23作者:董灵辛Dennis

问题现象

在Network UPS Tools (NUT) 2.8.2版本及后续开发分支中,usbhid-ups驱动出现了CPU使用率异常升高的问题。具体表现为:

  • 进程持续占用约一个CPU核心的资源
  • 系统负载长期维持在较高水平
  • 通过strace追踪发现进程处于紧密的select循环中
  • 文件描述符数量随时间增长而增加

技术分析

通过深入分析,发现问题根源在于Unix域套接字的管理机制。当外部进程(如upsdrvctl)通过Unix域套接字向驱动进程发送命令(如reload)后,连接虽然结束,但驱动进程未能正确关闭对应的套接字描述符。

这种现象导致了以下连锁反应:

  1. 未关闭的套接字描述符持续存在于进程的文件描述符表中
  2. select系统调用不断报告这些套接字"就绪可读"
  3. 进程尝试读取这些套接字时得到空数据(返回0)
  4. 由于采用了O_NDELAY标志而非O_NONBLOCK,无法区分是暂时无数据还是连接已关闭
  5. 进程陷入紧密的循环中,不断检查这些实际上已经无效的套接字

解决方案

针对这个问题,我们实施了以下改进措施:

  1. 套接字管理优化

    • 在检测到read返回0时,主动关闭对应的套接字
    • 确保所有临时连接都能被正确清理
  2. 标志位改进

    • 将O_NDELAY替换为更现代的O_NONBLOCK
    • 提供更清晰的错误状态区分
  3. 资源回收机制

    • 实现定期检查机制,清理无效套接字
    • 增加对异常状态的检测和处理

验证与效果

改进后的版本经过严格测试:

  • 通过模拟命令发送验证套接字管理
  • 监控文件描述符数量变化
  • 检查CPU使用率和系统负载

测试结果表明:

  • 不再出现文件描述符泄漏
  • CPU使用率恢复正常水平
  • 系统负载显著降低
  • 驱动功能完全正常

技术建议

对于使用NUT的用户和开发者,建议:

  1. 对于生产环境:

    • 及时升级到包含此修复的版本
    • 监控驱动进程的CPU使用情况
    • 定期检查进程打开的文件描述符数量
  2. 对于开发者:

    • 在类似网络/套接字编程中优先使用O_NONBLOCK
    • 实现完善的资源回收机制
    • 增加对异常状态的检测和处理

此问题的解决不仅修复了当前版本的缺陷,也为后续开发提供了重要的经验参考,特别是在进程间通信和资源管理方面。

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