《linux內核設計與實現》第十八章

內核調試

內核中的bug多種多樣，表象也變化無窮，有一些獨特的問題須要考慮。

1、經過打印來調試（printk()）

　　1.健壯性：

　　   printk是一個彈性極佳的函數，尤爲是隨時都能被調用的特性（除了終端沒有初始化以前--可用early_printk()解決）

　　2.日誌等級

　　　printk與printf最主要的區別是printk能夠指定日誌級別，內核根據級別判斷是否在終端上打印消息（比某個特定值低的消息顯示在終端上）

　　　可供使用記錄等級：

KERN_EMERG	一個緊急狀況
KERN_ALERT	一個須要當即被注意到的錯誤
KERN_CRIT	一個臨界狀況
KERN_ERR	一個錯誤
KERN_WARNING	一個警告
KERN_NOTICE	一個普通的，不過可能須要注意的狀況
KERN_INFO	一條非正式的消息
KERN_DEBUG	一條調試信息——通常是冗餘信息

　　　沒指定記錄等級時，會選用默認的DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL,如今是KERN_WARNING

　　　最重要的記錄等級KERN_EMERG定爲「<0>」

　　3.記錄緩衝區

　　　內核消息被保存在一個LOG_BUF_LEN大小的環形隊列中，大小可經過設置CONFIG_LOG_BUF_SHIFT調整。（但處理器默認16kb）

　　　環形隊列好處：同時讀寫時，同步問題容易解決；

　　　　　　　　　　記錄維護也更容易。

　　　　　　　缺點：可能會丟失消息。

　　4.syslogd和klogd

　　　用戶空間的守護進程klogd從記錄緩衝區獲取內核消息，syslogd守護進程保存在系統日誌文件中（默認是/var/log/messages，也可經過/etc/syslog.conf設置）。

　　　讀取方法：1）從/proc/kmsg文件中

　　　　　　　　2）經過syslog()系統調用；

　　　　　但兩種方法klogd都會阻塞。

　　　啓動klogd時可經過指定-c標誌改變終端記錄等級。

2、oops

　　內核很難自行修復，也不能將本身殺死，只能發佈oops

　　1.ksymoops

　　　回溯線索中的地址須要轉化成有意義的符號名稱，須要調用ksymoops，以及System.map

　　　使用：

　　ksymoops saved_oops.txt

　　2.kallsyms

　　　開發版的2.5引入了kallsyms特性。解碼再也不須要System.map或ksymoops了。

3、內核調試配置選項

　　位於內核配置編輯器的內核開發菜單項中，都依賴與CONFIG_DEBUG_KERNEL

4、引起bug並打印信息

　　經常使用BUG()和BUG_ON()標記bug，提供斷言並輸出信息。

if (bad_thing)
        BUG();

　　或

BUG_ON(bad_thing);

　　還可用panic（）引起更嚴重的錯誤，會掛起整個系統，只應該在最糟糕的狀況使用。

　　dump_stack()只在終端上打印寄存器上下文和函數的跟蹤線索。

5、系統請求鍵

　　1.可經過定義CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置選項啓用。被啓用時，不管內核處於什麼狀態，都能經過特殊組合鍵與內核通訊。

　　　啓用命令：

echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq

　　2.SysRq-h：獲取一份可用的選項列表

　　　SysRq-s：將「髒」緩衝區與硬盤交換分區同步

　　　SysRq-u：卸載全部文件系統

　　　SysRq-b：重啓設備（更多見P303）

　　3.系統請求鍵是調試和挽救垂危系統所必須的工具

6、調試器

　　1.gdb

gdb vmlinux /proc/kcore

　　　vmlinux爲未壓縮的內核映像，經過/proc/kcore訪問內核駐留的高端內存。

　　　但不要把編譯帶調試信息的內核當作習慣（編譯出的內核大不少）

　　　侷限性：不能修改內核數據；不能但不執行內核代碼；不能加斷點

　　2.kgdb

　　　是一個補丁，可以讓咱們在遠端主機上經過串口利用gdb對內核調試

7、探測系統

　　1.UID做爲選擇條件

　　　開發進程相關部分時，保證提供替代物的同時不破壞原有代碼的可執行性；可用用戶id做爲選擇條件實現：

　　　如：

if (current->uid != 7777){
    /*old method...*/
} else {
    /*new method...*/
}

　　2.使用條件變量（代碼與進程無關或有針對全部狀況都能使用的機制來控制某個特性）

　　3.使用統計量（用於掌握某個特定事件發生規律時）

　　4.重複頻率限制

8、使用Git進行二分搜索

$git bisect start  /*進行二分搜索*/
$git bisect bad <revision>/*提供出現問題的最先內核版本*/
$git bisect good v2.6.28/*提供可正常運行的版本*/

　　也可指定git僅在與錯誤相關的目錄列表中去二分搜索提交的補丁。