Linux oops信息的分析

 Andrew Huang 转载请注明作者及网址

 oops是英语口语"糟糕"的意思,当LINUX 内核发生严重错误时，比如内存段错误时，将会提示一大段信息。就提示 Oops,因此得名，
  Oops提示信息相当多，包括出问题时的，各个常用寄存器的值，调用的堆栈，以及出错的可能原因


1.oops 的格式

  内核的文档里的详细的Oops的说明，的名字是
  Documentation/oops-tracing.txt
  http://www.mjmwired.net/kernel/Documentation/oops-tracing.txt

  oops第一段出错是内存page地址,
    例如提示
  Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
pgd = c7510000
  往往表示碰到空指针了。
 
  第二段出错时是寄存器的快照，不同CPU显示不同情况。
   其中基本上所有CPU都会有的PC寄存器(Program counter register),它保存最后出问题的地址。
   LR保存着函数返回地址。这里就比较容易看出是谁出问题
   <8>PC is at memcpy+0x48/0x330
   <8>LR is at s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap+0x44/0x4c
  这里可以看出，最后出问题代码在 memcpy里，而它是被s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap调用。结合前面的原因，可以知道应该是在memcpy里碰到空指针。
   函数名后面的两个数字，第一个是调用偏移量，第二个是函数总尺寸。
 
  比如上例，在s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap的函数机器代码总尺寸是0x4c,在偏移量 0x44处调用了memcpy,而memcpy本身的总尺寸是0x330,而在偏移量0x48处，导致出现Oops信息

 
  最重要是第三段，即可出错的调用堆栈(Call Trace).从这里即可推算出错的所在函数,参考下例.
   这里被调用函数上，调用函数在下。
   
  

<8>Backtrace:
<8>[] (s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap+0x0/0x4c) from [] (__video_do_ioctl+0x600/0x3238)
<8>[] (__video_do_ioctl+0x0/0x3238) from [] (v4l1_compat_get_capabilities+0x1c0/0x25c)
<8>[] (v4l1_compat_get_capabilities+0x0/0x25c) from [] (v4l_compat_translate_ioctl+0x150/0x238)
<8>[] (v4l_compat_translate_ioctl+0x0/0x238) from [] (__video_do_ioctl+0x118/0x3238)
<8>[] (__video_do_ioctl+0x0/0x3238) from [] (__video_ioctl2+0x198/0x2a0)
<8>[] (__video_ioctl2+0x0/0x2a0) from [] (video_ioctl2+0x1c/0x20)
<8>[] (video_ioctl2+0x0/0x20) from [] (vfs_ioctl+0x64/0x74)
<8>[] (vfs_ioctl+0x0/0x74) from [] (do_vfs_ioctl+0x438/0x488)

 上述最后几个调用就是
   v4l1_compat_get_capabilities-->  __video_do_ioctl --> s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap
  
    函数名前的地址表示调用地址,函数名后面两个数字，也是表示调用入口偏移量(总是0x0)和函数机器代码总尺寸
  而from后面的地址是调用该函数的地址。以及对应的函数名和其偏移量/总尺寸
  如下例：
     [] (s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap+0x0/0x4c) from [] (__video_do_ioctl+0x600/0x3238)
    [] (__video_do_ioctl+0x0/0x3238) from []

    __video_do_ioctl在 该函数总尺寸是0x3238,调用子函数的偏移量为0x0,这个偏移量的绝对地址是0xc01ca8e8处，这里调用函数s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap.
    s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap这个函数总尺寸是0x4c,而它的from后的地址，正好就是上一个调用函数的地址。并且在括号内部注明是__video_do_ioctl的偏移量0x600处.
   
  
2.一个oops实例
  我自己写了一个v4l2的测试程序，在s3c6410（linux 2.6.28)对cmos的的摄像头的驱动执行了ioctl的VIDIOC_ENUM_FMT操作来查询它支持的视频格式，结果就出了oops信息了。
  

###Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
pgd = c7510000
[00000000] *pgd=574f6031, *pte=00000000, *ppte=00000000
<8>Internal error: Oops: 17 [#1]
<8>Modules linked in:
<8>CPU: 0    Not tainted  (2.6.28.6-FriendlyARM #70)
<8>PC is at memcpy+0x48/0x330
<8>LR is at s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap+0x44/0x4c
<8>pc : [<c0170c08>]    lr : [<c0200138>]    psr: 80000013
<8>sp : c74fba84  ip : 00000000  fp : c74fbabc
<8>r10: c04dc710  r9 : 00000001  r8 : c0405602
<8>r7 : c74766e0  r6 : c04dc710  r5 : 00000000  r4 : c74fbc80
<8>r3 : 00000000  r2 : ffffffc0  r1 : 00000000  r0 : c74fbc80
<8>Flags: Nzcv  IRQs on  FIQs on  Mode SVC_32  ISA ARM  Segment user
<8>Control: 00c5387d  Table: 57510008  DAC: 00000015
<8>Process test_v4l (pid: 642, stack limit = 0xc74fa260)
<8>Stack: (0xc74fba84 to 0xc74fc000)
<8>ba80:          00000000 c04dc710 c74766e0 c0405602 c74fbc80 c74fbc80 c0200138
<8>baa0: c02000f4 c74fbc80 c0495488 c037313c c74fbbac c74fbac0 c01caee8 c0200100
<8>bac0: c032ddf4 c73049c0 c005be40 c74fbacc c74fbacc c008ec04 c74fbb04 c74fbae8
<8>bae0: c74fbb18 c007107c c04e7c18 00000000 00000000 c0397cc8 ffffffea c74fbb08
<8>bb00: c031995c c0319820 00000000 c74aabe0 00000000 c74fbba0 c74fbb3c c74fbb28
<8>bb20: c0319a14 00000064 c68cd200 00000000 00000000 c74fbb9c c03141e4 c0319978
<8>bb40: c032bd1c 00000000 c74d5e00 c74fbba0 c0397cc8 00000000 bf000000 00000000
<8>bb60: c747c804 c74cb00c c74fbb8c c74fbb78 c73049f0 75e3b180 00000000 00000000
<8>bb80: c74fbbb4 c74fbe38 c7501100 c74766e0 c01ca8e8 00000000 c74fbc80 00000001
<8>bba0: c74fbd2c c74fbbb0 c01d04b4 c01ca8f4 c74fbc1c 00000000 00000000 00000000
<8>bbc0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bbe0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bc00: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bc20: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bc40: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bc60: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bc80: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bca0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bcc0: 00000000 00000000 00000000 00000000 c0040a90 00000004 00000000 00000000
<8>bce0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
<8>bd00: c00417f8 c74fbe38 c0495488 c037313c c74766e0 803c7601 00000000 c04dc710
<8>bd20: c74fbd3c c74fbd30 c01d14b0 c01d0300 c74fbe2c c74fbd40 c01caa00 c01d136c
<8>bd40: c74fbd5c c74fbd50 c01a96a4 c01941f4 c74fbd74 c74fbd60 c004c4c4 c01a9698
<8>bd60: c04cd140 c74fa000 c74fbda4 c74fbd78 c004ca24 c004c8c0 c006c830 c032de08
<8>bd80: 00000000 00000045 0000001a c72ff425 00000000 c0483b18 c74fbdb4 c74fbda8
<8>bda0: c004ca90 c004c95c c74fbdcc c74fbdb8 c74fbdd4 c74fbdc0 c006bfd4 c003783c
<8>bdc0: c0471c88 c0476e4c c74fbdf4 c74fbdd8 c006bf20 c006bfac 00020000 c0476e4c
<8>bde0: c04768f4 c680c7b8 c74fbe14 c74fbdf8 c006eb64 c01749b4 00000000 c748b7e8
<8>be00: c680c7b4 00000000 c74766e0 c74fbe38 00000000 00000000 00000000 803c7601
<8>be20: c74fbee4 c74fbe30 c01cdcb8 c01ca8f4 00000002 bec77c88 2d633373 636d6966
<8>be40: 00000030 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000029 00000002
<8>be60: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 c748b7e8 c74fbedc c74fbe88
<8>be80: c007ca1c c006ee54 c00417f8 0000007d c75249f4 00000000 c74b2870 4007d000
<8>bea0: 00000000 00000042 4007d000 c0565960 c74fbed4 00000000 c748b7e8 c74766e0
<8>bec0: 803c7601 00000000 00000003 c002df08 c74fa000 00000000 c74fbef4 c74fbee8
<8>bee0: c01cdddc c01cdb2c c74fbf14 c74fbef8 c009e108 c01cddcc c68aa1b8 bec77c88
<8>bf00: c74766e0 803c7601 c74fbf7c c74fbf18 c009e57c c009e0b0 c74fbfb0 c748b7e8
<8>bf20: c74fbf3c c74fbf30 c005f5f8 c0176364 c74fbf7c c74fbf40 c0034394 c005f5f4
<8>bf40: c00927d0 c00bab14 00000000 00000200 c70b0dc0 ffffffff c74766e0 bec77c88
<8>bf60: 803c7601 00000003 c002df08 c74fa000 c74fbfa4 c74fbf80 c009e60c c009e150
<8>bf80: 60000010 00000000 00009154 00000140 00000000 00000036 00000000 c74fbfa8
<8>bfa0: c002dd60 c009e5d8 00009154 00000140 00000003 803c7601 bec77c88 bec77c88
<8>bfc0: 00009154 00000140 00000000 00000036 00000000 00000000 40180b60 bec77cd4
<8>bfe0: 00000000 bec77c80 0000884c 4010ac3c 60000010 00000003 00000000 00000000
<8>Backtrace:
<8>[<c02000f4>] (s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap+0x0/0x4c) from [<c01caee8>] (__video_do_ioctl+0x600/0x3238)
<8> r6:c037313c r5:c0495488 r4:c74fbc80 r3:c02000f4
<8>[<c01ca8e8>] (__video_do_ioctl+0x0/0x3238) from [<c01d04b4>] (v4l1_compat_get_capabilities+0x1c0/0x25c)
<8>[<c01d02f4>] (v4l1_compat_get_capabilities+0x0/0x25c) from [<c01d14b0>] (v4l_compat_translate_ioctl+0x150/0x238)
<8>[<c01d1360>] (v4l_compat_translate_ioctl+0x0/0x238) from [<c01caa00>] (__video_do_ioctl+0x118/0x3238)
<8>[<c01ca8e8>] (__video_do_ioctl+0x0/0x3238) from [<c01cdcb8>] (__video_ioctl2+0x198/0x2a0)
<8>[<c01cdb20>] (__video_ioctl2+0x0/0x2a0) from [<c01cdddc>] (video_ioctl2+0x1c/0x20)
<8>[<c01cddc0>] (video_ioctl2+0x0/0x20) from [<c009e108>] (vfs_ioctl+0x64/0x74)
<8>[<c009e0a4>] (vfs_ioctl+0x0/0x74) from [<c009e57c>] (do_vfs_ioctl+0x438/0x488)
<8> r6:803c7601 r5:c74766e0 r4:bec77c88 r3:c68aa1b8
<8>[<c009e144>] (do_vfs_ioctl+0x0/0x488) from [<c009e60c>] (sys_ioctl+0x40/0x64)
<8> r9:c74fa000 r8:c002df08 r7:00000003 r6:803c7601 r5:bec77c88
<8>r4:c74766e0
<8>[<c009e5cc>] (sys_ioctl+0x0/0x64) from [<c002dd60>] (ret_fast_syscall+0x0/0x2c)
<8> r7:00000036 r6:00000000 r5:00000140 r4:00009154
<8>Code: ba000002 f5d1f03c f5d1f05c f5d1f07c (e8b151f8)
---[ end trace 1c239a4a0a70678b ]---

Segmentation fault

如果从这一些信息看出来，是s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap调用的memcpy中出错，而调用位置在较后的位置（0x4c中0x40处）。查看代码如下:
 

static int s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap(struct file *filp, void *fh,
                    struct v4l2_fmtdesc *f)
{
    struct s3c_fimc_control *ctrl = (struct s3c_fimc_control *) fh;
    int index = f->index;

    if (index >= S3C_FIMC_MAX_CAPTURE_FORMATS)
        return -EINVAL;

    memset(f, 0, sizeof(*f));
    memcpy(f, ctrl->v4l2.fmtdesc + index, sizeof(*f));

    return 0;
}

从这里看，比较明显是memcpy碰到空指针了。可以有能是f,也有可以是ctrl(即fh).因此可以,这里一f是应用程序传来，如果有问题，在memset处就出错了，因此只可能是ctrl处为空指地，打印一下，发现
 ctrl->v4l2.fmtdesc 空指针。因此加入判断语句

因此修改代码如下

static int s3c_fimc_v4l2_enum_fmt_vid_cap(struct file *filp, void *fh,
                    struct v4l2_fmtdesc *f)
{
    struct s3c_fimc_control *ctrl = (struct s3c_fimc_control *) fh;
    int index = f->index;

    if (index >= S3C_FIMC_MAX_CAPTURE_FORMATS)
        return -EINVAL;

    memset(f, 0, sizeof(*f));

    if(ctrl->v4l2.fmtdesc  == 0) //add by Andrew Huang
        return -EINVAL;

    memcpy(f, ctrl->v4l2.fmtdesc + index, sizeof(*f));

    return 0;
}

修改测试后，果然不出现oops信息，应用程序运行正常.
 但深层次的原因没有解决，这里是原因是
   ctrl = (struct s3c_fimc_control *) fh,而
  fh 是 __video_do_ioctl():void *fh = file->private_data;
  而file->private_data;初始化在
   static int s3c_fimc_open(struct inode *inode, struct file *filp)()

   {   
       id = MINOR(inode->i_rdev);
       ctrl = &s3c_fimc.ctrl[id];
   
          filp->private_data = ctrl;
       
     }

 在s3c_fimc.ctrl[].v4l2 的各个指针完全没有初始化。这个当然驱动本身没有完全实现功能。
 
 另外一个同样问题是出现在对v4l1的 VIDIOCGPICT支持问题上。
  同样没有初始化，出现除0错误.在除0前判断一下。
 

static noinline int v4l1_compat_get_picture(
                    struct video_picture *pict,
                    struct file *file,
                    v4l2_kioctl drv)
{
    int err;
    struct v4l2_format *fmt;

    fmt = kzalloc(sizeof(*fmt), GFP_KERNEL);
    if (!fmt) {
        err = -ENOMEM;
        return err;
    }

    pict->brightness = get_v4l_control(file,
                       V4L2_CID_BRIGHTNESS, drv);
    pict->hue = get_v4l_control(file,
                    V4L2_CID_HUE, drv);
    pict->contrast = get_v4l_control(file,
                     V4L2_CID_CONTRAST, drv);
    pict->colour = get_v4l_control(file,
                       V4L2_CID_SATURATION, drv);
    pict->whiteness = get_v4l_control(file,
                      V4L2_CID_WHITENESS, drv);

    fmt->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    err = drv(file, VIDIOC_G_FMT, fmt);
    if (err < 0) {
        dprintk("VIDIOCGPICT / VIDIOC_G_FMT: %d\n", err);

        goto done;
    }


    if(fmt->fmt.pix.width >0) //add by Andrew Huang
     pict->depth   = ((fmt->fmt.pix.bytesperline << 3)
             + (fmt->fmt.pix.width - 1))
             / fmt->fmt.pix.width;

    printk(KERN_WARNING "hxy %s:02\n",__func__);

    pict->palette = pixelformat_to_palette(
        fmt->fmt.pix.pixelformat);
done:
    kfree(fmt);
    return err;
}

3.oops进一步处理

  如果需要进一步处理，可以用dmesg 把原始的oops导入到一个文本文件当中，用应用程序工具 ksymoops 来操作.但一般这个对桌面版的LINUX比较有效

   ksymoops 需要几项内容：Oops 消息输出、来自正在运行的内核的 System.map 文件，还有 /proc/ksyms、vmlinux 和 /proc/modules。关于如何使用 ksymoops，内核源代码 /usr/src/linux/Documentation/oops-tracing.txt 中或 ksymoops 手册页上有完整的说明可以参考。Ksymoops 反汇编代码部分，指出发生错误的指令，并显示一个跟踪部分表明代码如何被调用。

4.扩展阅读：

  <<掌握 Linux 调试技术 -- 在 Linux 上找出并解决程序错误的主要方法>> 
      http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/l-debug/index.html