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2008-10-24 10:10:09
函数printk的使用方法和printf相似,用于内核打印消息。printk根据日志级别(loglevel)对消息进行分类。
日志级别用宏定义,日志级别宏展开为一个字符串,在编译时由预处理器将它和消息文本拼接成一个字符串,因此printk 函数中日志级别宏和格式字符串间不能有逗号。
下面是两个printk的例子,一个用于打印调试信息,另一个用于打印临界条件信息。
printk(KERN_DEBUG "Here I am: %s:%i\n", _ _FILE_ _, _ _LINE_ _); printk(KERN_CRIT "I'm trashed; giving up on %p\n", ptr); |
printk的日志级别定义如下(在linux26/includelinux/kernel.h中):
#defineKERN_EMERG"<0>"/*紧急事件消息,系统崩溃之前提示,表示系统不可用*/ #defineKERN_ALERT"<1>"/*报告消息,表示必须立即采取措施*/ #defineKERN_CRIT"<2>"/*临界条件,通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/ #defineKERN_ERR"<3>"/*错误条件,驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/ #defineKERN_WARNING"<4>"/*警告条件,对可能出现问题的情况进行警告*/ #defineKERN_NOTICE"<5>"/*正常但又重要的条件,用于提醒。常用于与安全相关的消息*/ #defineKERN_INFO"<6>"/*提示信息,如驱动程序启动时,打印硬件信息*/ #defineKERN_DEBUG"<7>"/*调试级别的消息*/ extern int console_printk[]; #define console_loglevel (console_printk[0]) #define default_message_loglevel (console_printk[1]) #define minimum_console_loglevel (console_printk[2]) #define default_console_loglevel (console_printk[3]) |
日志级别的范围是0~7,没有指定日志级别的printk语句默认采用的级别是 DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL,其定义列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):
/*没有定义日志级别的printk使用下面的默认级别*/ #define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4 /* KERN_WARNING 警告条件*/ |
内核可把消息打印到当前控制台上,可以指定控制台为字符模式的终端或打印机等。默认情况下,“控制台”就是当前的虚拟终端。
为了更好地控制不同级别的信息显示在控制台上,内核设置了控制台的日志级别console_loglevel。printk日志级别的作用是打印一定级别的消息,与之类似,控制台只显示一定级别的消息。
当日志级别小于console_loglevel时,消息才能显示出来。控制台相应的日志级别定义如下:
/* 显示比这个级别更重发的消息*/ #define MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL 1 /*可以使用的最小日志级别*/ #define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL 7 /*比KERN_DEBUG 更重要的消息都被打印*/ int console_printk[4] = { DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,/*控制台日志级别,优先级高于该值的消息将在控制台显示*/ /*默认消息日志级别,printk没定义优先级时,打印这个优先级以上的消息*/ DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL, /*最小控制台日志级别,控制台日志级别可被设置的最小值(最高优先级)*/ MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL, DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,/* 默认的控制台日志级别*/ }; |
如果系统运行了klogd和syslogd,则无论console_loglevel为何值,内核消息都将追加到/var/log/messages中。如果klogd没有运行,消息不会传递到用户空间,只能查看/proc/kmsg。
#cat /proc/sys/kernel/printk 6 4 1 7 |
上面显示的4个数据分别对应控制台日志级别、默认的消息日志级别、最低的控制台日志级别和默认的控制台日志级别。
可用下面的命令设置当前日志级别:
# echo 8 > /proc/sys/kernel/printk |
2.1.4 printk打印消息机制
在内核中,函数printk将消息打印到环形缓冲区__log_buf中,并将消息传给控制台进行显示。控制台驱动程序根据控制台的日志级别显示日志消息。
应用程序通过系统调用sys_syslog管理环形缓冲区__log_buf,它可以读取数据、清除缓冲区、设置日志级别、开/关控制台等。
当系统调用sys_syslog从环形缓冲区__log_buf读取数据时,如果缓冲区没有数据,系统调用sys_syslog所在进程将被加入到等待队列log_wait中进行等待。当printk将数据打印到缓冲区后,将唤醒系统调用sys_syslog所在进程从缓冲区中读取数据。等待队列log_wait定义如下:
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(log_wait);//等待队列log_wait |
环形缓冲区__log_buf在使用之前就是已定义好的全局变量,缓冲区的长度为1 << CONFIG_LOG_ BUF_SHIFT。变量CONFIG_LOG_BUF_SHIFT在内核编译时由配置文件定义,对于i386平台,其值定义如下(在linux26/arch/i386/defconfig中):
CONFIG_LOG_BUF_SHIFT=18 |
在内核编译时,编译器根据配置文件的设置,产生如下的宏定义:
#define CONFIG_LOG_BUF_SHIFT 18 |
环形缓冲区__log_buf定义如下(在linux26/kernel/printk.c中):
#define __LOG_BUF_LEN(1 << CONFIG_LOG_BUF_SHIFT) //定义环形缓冲区的长度,i386平台为 static char __log_buf[__LOG_BUF_LEN]; //printk的环形缓冲区 static char *log_buf = __log_buf; static int log_buf_len = __LOG_BUF_LEN; /*互斥锁logbuf_lock保护log_buf、log_start、log_end、con_start和logged_chars */ static DEFINE_SPINLOCK(logbuf_lock); |
通过宏定义LOG_BUF,缓冲区__log_buf具备了环形缓冲区的操作行为。宏定义LOG_BUF得到缓冲区指定位置序号的字符,位置序号超过缓冲区长度时,通过与长度掩码LOG_BUF_MASK进行逻辑与操作,位置序号循环回到环形缓冲区中的位置。
宏定义LOG_BUF及位置序号掩码LOG_BUF_MASK的定义列出如下:
#define LOG_BUF_MASK (log_buf_len-1) #define LOG_BUF(idx) (log_buf[(idx) & LOG_BUF_MASK]) |
为了指明环形缓冲区__log_buf字符读取位置,定义了下面的位置变量:
static unsigned long log_start;/*系统调用syslog读取的下一个字符*/ static unsigned long con_start;/*送到控制台的下一个字符*/ static unsigned long log_end;/*最近已写字符序号加1 */ static unsigned long logged_chars; /*自从上一次read+clear 操作以来产生的字符数*/ |
图2-2 函数printk的调用层次图 |
函数printk列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):
asmlinkage int printk(const char *fmt, ...) { va_list args; int r; va_start(args, fmt); r = vprintk(fmt, args); va_end(args); return r; } asmlinkage int vprintk(const char *fmt, va_list args) { unsigned long flags; int printed_len; char *p; static char printk_buf[1024]; static int log_level_unknown = 1; preempt_disable(); //关闭内核抢占 if (unlikely(oops_in_progress) && printk_cpu == smp_processor_id()) /*如果在printk运行时,这个CPU发生崩溃, 确信不能死锁,10秒1次初始化锁logbuf_lock和console_sem,留时间 给控制台打印完全的oops信息*/ zap_locks(); local_irq_save(flags); //存储本地中断标识 lockdep_off(); spin_lock(&logbuf_lock); printk_cpu = smp_processor_id(); /*将输出信息发送到临时缓冲区printk_buf */ printed_len = vscnprintf(printk_buf, sizeof(printk_buf), fmt, args); /*拷贝printk_buf数据到循环缓冲区,如果调用者没提供合适的日志级别,插入默认值*/ for (p = printk_buf; *p; p++) { if (log_level_unknown) { /* log_level_unknown signals the start of a new line */ if (printk_time) { int loglev_char; char tbuf[50], *tp; unsigned tlen; unsigned long long t; unsigned long nanosec_rem; /*在时间输出之前强制输出日志级别*/ if (p[0] == '<' && p[1] >='0' && p[1] <= '7' && p[2] == '>') { loglev_char = p[1]; //获取日志级别字符 p += 3; printed_len -= 3; } else { loglev_char = default_message_loglevel + '0'; } t = printk_clock();//返回当前时钟,以ns为单位 nanosec_rem = do_div(t, 1000000000); tlen = sprintf(tbuf, "<%c>[%5lu.%06lu] ", loglev_char, (unsigned long)t, nanosec_rem/1000);//写入格式化后的日志级别和时间 for (tp = tbuf; tp < tbuf + tlen; tp++) emit_log_char(*tp); //将日志级别和时间字符输出到循环缓冲区 printed_len += tlen; } else { if (p[0] != '<' || p[1] < '0' || p[1] > '7' || p[2] != '>') { emit_log_char('<'); emit_log_char(default_message_loglevel + '0'); //输出字符到循环缓冲区 emit_log_char('>'); printed_len += 3; } } log_level_unknown = 0; if (!*p) break; } emit_log_char(*p);//将其他printk_buf数据输出到循环缓冲区 if (*p == '\n') log_level_unknown = 1; } if (!down_trylock(&console_sem)) { /*拥有控制台驱动程序,降低spinlock并让release_console_sem()打印字符 */ console_locked = 1; printk_cpu = UINT_MAX; spin_unlock(&logbuf_lock); /*如果CPU准备好,控制台就输出字符。函数cpu_online检测CPU是否在线, 函数have_callable_console()检测是否 有注册的控制台启动时就可以使用*/ if (cpu_online(smp_processor_id()) || have_callable_console()) { console_may_schedule = 0; release_console_sem(); } else { /*释放锁避免刷新缓冲区*/ console_locked = 0; up(&console_sem); } lockdep_on(); local_irq_restore(flags); //恢复本地中断标识 } else { /*如果其他进程拥有这个驱动程序,本线程降低spinlock, 允许信号量持有者运行并调用控制台驱动程序输出字符*/ printk_cpu = UINT_MAX; spin_unlock(&logbuf_lock); lockdep_on(); local_irq_restore(flags); //恢复本地中断标识 } preempt_enable(); //开启抢占机制 return printed_len; } |
函数release_console_sem()给控制台系统开锁,释放控制台系统及驱动程序调用者持有的信号量。持有信号量时,表示printk已在缓冲区存有数据。函数release_console_sem()在释放信号量之前将这些数据送给控制台显示。如果后台进程klogd在等待环形缓冲区装上数据,它唤醒klogd进程。
函数release_console_sem列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):
void release_console_sem(void) { unsigned long flags; unsigned long _con_start, _log_end; unsigned long wake_klogd = 0; for ( ; ; ) { spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags); wake_klogd |= log_start - log_end; if (con_start == log_end) break;/* 没有需要打印的数据*/ _con_start = con_start; _log_end = log_end; con_start = log_end;/* Flush */ spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags); //调用控制台driver的write函数写入到控制台 call_console_drivers(_con_start, _log_end); } console_locked = 0; console_may_schedule = 0; up(&console_sem); spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags); if (wake_klogd && !oops_in_progress && waitqueue_active(&log_wait)) wake_up_interruptible(&log_wait);//唤醒在等待队列上的进程 } |
函数_call_console_drivers将缓冲区中从start到end - 1的数据输出到控制台进行显示。在输出数据到控制台之前,它检查消息的日志级别。只有日志级别小于控制台日志级别console_loglevel的消息,才能交给控制台驱动程序进行显示。
函数_call_console_drivers列出如下:
static void _call_console_drivers(unsigned long start, unsigned long end, int msg_log_level) { //日志级别小于控制台日志级别的消息才能输出到控制台 if ((msg_log_level < console_loglevel || ignore_loglevel) && console_drivers && start != end) { if ((start & LOG_BUF_MASK) > (end & LOG_BUF_MASK)) { /* 调用控制台驱动程序的写操作函数 */ __call_console_drivers(start & LOG_BUF_MASK, log_buf_len); __call_console_drivers(0, end & LOG_BUF_MASK); } else { __call_console_drivers(start, end); } } } |
函数__call_console_drivers调用控制台驱动程序的写操作函数显示消息。其列出如下:
static void __call_console_drivers(unsigned long start, unsigned long end) { struct console *con; for (con = console_drivers; con; con = con->next) { if ((con->flags & CON_ENABLED) && con->write && (cpu_online(smp_processor_id()) || (con->flags & CON_ANYTIME))) con->write(con, &LOG_BUF(start), end - start); //调用驱动程序的写操作函数 } } |