第十八章 调试

0.总结

• oops
• 内核的调试配置
• 用Git进行二分搜索
• bug总会有，简洁描述发给LKML

1. 准备开始

• 在用户级的程序里，bug表现比较直接；在内核中却不清晰。

2. 内核中的bug

• 多种多样、变化多端。
• 引用空指针会产生一个oops；垃圾数据会导致系统崩溃。
• 定时限制和竞争条件都允许多个线程在内核中同时运行产生的结果。

3. 通过打印来调试

3.1 健壮性

• printk（）函数任何时候地方都可以调用它。

3.2 日志等级

• printk（）可以指定一个日志级别【与printf（）最大区别】。
• 内核判断是否在终端上打印消息的依据。

• 指定一个记录级别的方式：
  

• KERN_WARING和KERN_DEGUG是中的简单宏定义。
• 内核用指定的记录等级和当前终端的记录等级console_loglevel来决定是不是向终端上打印。
• 默认级别：KERN_WARNING。

• 按照自己想法赋予记录等级方法：
  

3.3 记录缓冲区

3.4 syslogd和klogd

3.5 从printf（）到printk（）的转换

• 错误中培养新习惯。

4. oops

• 内核告知用户有不幸发生的最常见方式。

• 内核发布oops会向终端输出的内容：

  1.错误消息；
  2.寄存器中保存的信息；
  3.可供跟踪的回溯线索。

• oops发生时间出现的状况：
  

• oops包含信息：
  

4.1 ksymoops

• 将回溯线索中的地址转化成符号名称，调用ksymoops命令并提供System.map：

  ksymoops saved_oops.txt

4.2 kallsyms

• CONFIG_KALLSYMS 定义配置选项启用。
• CONFIG_KALLSYMS_ALL 存放函数名称；存放所有符号名称。
• CONFIG_KALLSYMS_EXTRA_PASS 引起内核构建中再次忽略内核的目标代码。

5. 内核调试配置选项

• 在内核配置编辑器的内核开发菜单项中，依赖CONFIG_DEBUG_KERNEL。

6. 引发bug并打印信息

• 常用BUG()和BUG_ON()。
• 调用会引发oops

7. 神奇的系统请求键

• 通过定义CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置选项来启用。
• 内核可以通过特殊的组合键和内核进行通信。

• sysctl来标记该特性的开或关。需要启用时：

  echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq

8. 内核调试器的传奇

8.1 gdb

• 针对内核启动调试器的方法和对进程的方法大致相同：

  gdb vmlinux /proc/kcore
  vmlinux文件是未压缩的内核映像；
  /proc/kcore是一个参数选项，作为core文件来用，只有超级用户才能读取此文件的数据。

• 打印一个变量的值：

  p global_variable

• 反汇编一个函数：

  disassemble function

• 局限性：

  不能修改内核数据；
  不能单步执行内核代码；
  不能加断点

8.2 kgdb

• 是一个补丁，可在远端主机上通过串口利用gdb的所有功能对内核进行调试。

9. 探测系统

9.1 用UID作为选择条件

• 利用把用户id（UID）作为选择条件实现新算法加入：
  

9.2 使用条件变量

• 使用前提：

  代码与进程无关；
  希望有一个针对所有情况都能用的机制来控制某个特性。

• 只需创建一个全局变量作为一个选择开关。

9.3 使用统计量

• 提供某种机制访问其统计结果。

9.4 重复频率限制

• 为了避免调试信息发生井喷，可以每隔几秒执行一次操作。

10. 用二分法找出引发罪恶的变更

11. 使用Git进行二分搜索

$ git bisect start  ；进行二分搜索
$ git bisect bad    ；引发提供一个出现问题的最高内核版本
$ git bisect bad    ；若当前内核版本就是bug的元凶，那不必提供内核版本
$ git bisect good v2.6.28    ；最新可正常运行的内核版本

$ git bisect good    ；这个版本正常
$ git bisect bad     ；这个版本有异常

12. 当所有努力都失败时：社区

• Linux内核邮件列表（LKML）