ldd3学习之四：调试技术

内核中的调试支持

内核开发者一般都已经建立了多项用于调试的功能。但是由于这些功能会造成额外的输出，并导致能下降，因此发行版厂商通常会禁止发行版内核中的调试功能。
为了实现内核调试，我在内核配置上增加了几项：
Kernel hacking  --->    
        [*] Magic SysRq key
        [*] Kernel debugging
        [*]   Debug slab memory allocations 
        [*]   Spinlock and rw-lock debugging: basic checks
        [*]   Spinlock debugging: sleep-inside-spinlock checking
        [*]   Compile the kernel with debug info 
        [*] Magic SysRq key
Device Drivers  ---> 
        Generic Driver Options  --->
          [*] Driver Core verbose debug messages
General setup  --->
       [*] Configure standard kernel features (for small systems)  --->
          [*]   Load all symbols for debugging/ksymoops
书上介绍的还有其他配置。

方法一：printk

①首先，printk有8个loglevel,定义在中：

#define    KERN_EMERG    "<0>"    /* system is unusable           */
#define    KERN_ALERT    "<1>"   /* action must be taken immediately*/
#define    KERN_CRIT    "<2>"    /* critical conditions    */
#define    KERN_ERR    "<3>"    /* error conditions            */
#define    KERN_WARNING    "<4>"    /* warning conditions   */
#define    KERN_NOTICE    "<5>"    /* normal but significant condition */
#define    KERN_INFO    "<6>"    /* informational            */
#define    KERN_DEBUG    "<7>"    /* debug-level messages   */

未指定优先级的默认级别定义在/kernel/printk.c中：

/* printk's without a loglevel use this.. */
#define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4 /* KERN_WARNING */

当优先级的值小于console_loglevel这个整数变量的值，信息才能显示出来。而console_loglevel的初始值DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL也定义在/kernel/printk.c中：

#define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL 7 /* anything MORE serious than KERN_DEBUG */

还可以通过对/proc/sys/kernel/printk的访问来改变console_loglevel的值

四个数字的含义：当前的loglevel、默认loglevel、最小允许的loglevel、引导时的默认loglevel。

Linux消息处理方法的一个特点是：可以在任何地方调用printk,甚至在终端处理函数里也可以调用，而且对数据量的大小没有限制，唯一缺点是可能丢失某些数据。

fdfdf

②为了方便的打开和关闭调试信息，ldd3提供以下源码：

/* Macros to help debugging */
#undef PDEBUG /* undef it, just in case */
#ifdef SCULL_DEBUG
# ifdef __KERNEL__
     /* This one if debugging is on, and kernel space */
# define PDEBUG(fmt, args...) printk( KERN_DEBUG "scull: " fmt, ## args)
# else /* This one for user space */
# define PDEBUG(fmt, args...) fprintf(stderr, fmt, ## args)
# endif
#else
# define PDEBUG(fmt, args...) /* not debugging: nothing */
#endif

#undef PDEBUGG
#define PDEBUGG(fmt, args...) /* nothing: it's a placeholder */

Makefile中要添加的语句：

# Comment/uncomment the following line to disable/enable debugging
DEBUG = y


# Add your debugging flag (or not) to CFLAGS
ifeq ($(DEBUG),y)
  DEBFLAGS = -O -g -DSCULL_DEBUG # "-O" is needed to expand inlines
else
  DEBFLAGS = -O2
endif

CFLAGS += $(DEBFLAGS)

这些宏是很有用的，仅有的缺点是每次开启和关闭消息显示时，都要重新编译模块。

③为了避免printk重复输出过快而阻塞系统，内核使用以下函数跳过部分输出

int printk_ratelimit(void);

典型应用：

if (printk_ratelimit( ))
    printk(KERN_NOTICE "The printer is still on fire\n");

可以通过修改/proc/sys/kernel/printk_ratelimit（重开信息前应等待的秒数）和/proc/sys/kernel/printk_ratelimit_burst（在速度限制前可接受的信息数）来定制printk_ratelimit的行为。 Linux还提供了打印设备编号的宏（在中定义）：

int print_dev_t(char *buffer, dev_t dev);
char *format_dev_t(char *buffer, dev_t dev);

两个函数的唯一区别是：print_dev_t返回打印字符数，format_dev_t返回缓冲区指针。注意缓冲区char *buffer的大小应至少有20B。

方法二：oops

1.Oops是内核级的Segmentation Fault。

应用程序-->访问非法内存或非法指令-->Segment信号-->行为是coredump

kernel-->打印Oops信息

2.分析步骤

①错误提示原因

②调用栈（对照反汇编代码）  back tree:

③寄存器。 PC is at fun+0x1c/0x30

           PC-->fun函数0x1c偏移处，0x30是fun长度