Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 319002
  • 博文数量: 161
  • 博客积分: 0
  • 博客等级: 民兵
  • 技术积分: 345
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2013-12-13 11:04
文章分类

全部博文(161)

文章存档

2015年(15)

2014年(144)

2013年(2)

我的朋友

分类: LINUX

2015-03-26 16:53:20

原文地址:Oops信息及栈回溯 作者:hunaiquan

1. Oops信息来源及格式
Oops这个单词含义为“惊讶”,当内核出错时(比如访问非法地址)打印出来的信息被称为Oops信息。
Oops信息包含以下几部分内容:
(1)一段文本描述信息。
      比如类似“Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000"的信息,他说明了发生的是哪类错误。
(2)Oops信息的序号。
      比如是第几次等。这些信息与下面类似,括号内的数据表示序号。

  1. Internal error: Oops: 806 [#1]
(3)内核中加载的模块名称,也可能没有,以下面字样开头。
  1. Modules linked in:
(4)发生错误的CPU的序号,对于单处理器系统,序号为0,如:
  1. CPU: 0 Not tainted (2.6.22.6 #36)
(5)发生错误时CPU的各个寄存器值。
(6)当前进程的名字及进程ID,比如:

  1. Process swapper (pid: 1, stack limit = 0xc0480258)
这并不是说发生错误的是这个进程,而是表示发生错误时,当前进程是它。错误可能发生在内核代码、驱动程序,也可能就是这个进程的错误。
(7)栈信息。
(8)栈回溯信息,可以从中看出函数调用关系,形式如下:

  1. Backtrace:
  2. [<c001a6f4>] (s3c2410fb_probe+0x0/0x560) from [<c01bf4e8>] (platform_drv_probe+0x20/0x24)
  3. ......
(9)出错指令附近的指令机器码,比如(出错指令在小括号内):
  1. Code: e24cb004 e24dd010 e59f34e0 e3a07000 (e5873000)
2. 配置内核使Oops信息的栈回溯信息更直观
Linux 2.26.32自身具备的调试功能,可以使打印出的Oops信息更直观。通过Oops信息中PC寄存器的值可以知道出错指令的地址通过栈回溯信息可以知道出错时的函数调用关系,根据这两点可以很快定位错误。
要让内核出错时能够打印栈回溯信息,编译内核时要增加“-fno-omit-frame-pointer"选项,这可以通过配置CONFIG_FRAME_POINTER来实现。查看内核目录下的配置文件.config,确保
CONFIG_FRAME_POINTER已经被定义,如果没有,执行“make menuconfig”命令重新配置内核。CONFIG_FRAME_POINTER有可能被其他配置项目自动选上。

3使用Oops信息调试内核的实例
(1)获得Oops信息
本小节故意修改 LCD 驱动程序 drivers/video/s3c2410fb.c,加入错误代码:在 s3c2410fb_
probe 函数的开头增加下面两条代码:
  1. int *ptest = NULL;
  2. *ptest = 0x1234;
重新编译内核,启动后会出错并打印出如下 Oops 信息:
  1. Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
  2. pgd = c0004000
  3. [00000000] *pgd=00000000
  4. Internal error: Oops: 805 [#1]
  5. last sysfs file:
  6. Modules linked in:
  7. CPU: 0 Not tainted (2.6.32 #24)
  8. PC is at s3c2410fb_probe+0xc/0x18
  9. LR is at platform_drv_probe+0x18/0x1c
  10. pc : [<c0018f78>] lr : [<c01d3f88>] psr: a0000013
  11. sp : c3823f30 ip : c3842e7c fp : 00000000
  12. r10: 00000000 r9 : 00000000 r8 : c0445008
  13. r7 : c38a0840 r6 : c0440d18 r5 : c042d178 r4 : 00000000
  14. r3 : 00001234 r2 : 00000000 r1 : 00000000 r0 : c042d170
  15. Flags: NzCv IRQs on FIQs on Mode SVC_32 ISA ARM Segment kernel
  16. Control: c000717f Table: 30004000 DAC: 00000017
  17. Process swapper (pid: 1, stack limit = 0xc3822270)
  18. Stack: (0xc3823f30 to 0xc3824000)
  19. 3f20: 00000000 c01d2e7c c0440d18 c042d178
  20. 3f40: 0000000c c042d178 c042d1ac c0440d18 c38a0840 c01d3068 00000000 c01d300c
  21. 3f60: c0440d18 c01d24e8 c3804938 c3847330 00000000 00000000 c0440d18 c01d1d48
  22. 3f80: c03a1506 c03a1506 00000001 c0022dd4 00000000 c0440d18 c0018f84 00000000
  23. 3fa0: 00000000 c01d3334 c0022dd4 00000000 00000000 c0018f84 00000000 c0018f90
  24. 3fc0: c0022dd4 c002e37c c0018f84 c03c5ab3 c0457880 c0022fc8 c0022dd4 00000000
  25. 3fe0: 00000000 00000000 00000000 c00083f8 00000000 c002fe54 00000000 00000000
  26. [<c0018f78>] (s3c2410fb_probe+0xc/0x18) from [<c01d3f88>] (platform_drv_probe+0x18/0x1c)
  27. [<c01d3f88>] (platform_drv_probe+0x18/0x1c) from [<c01d2e7c>] (driver_probe_device+0x148/0x2d8)
  28. [<c01d2e7c>] (driver_probe_device+0x148/0x2d8) from [<c01d3068>] (__driver_attach+0x5c/0x7c)
  29. [<c01d3068>] (__driver_attach+0x5c/0x7c) from [<c01d24e8>] (bus_for_each_dev+0x48/0x78)
  30. [<c01d24e8>] (bus_for_each_dev+0x48/0x78) from [<c01d1d48>] (bus_add_driver+0xe0/0x288)
  31. [<c01d1d48>] (bus_add_driver+0xe0/0x288) from [<c01d3334>] (driver_register+0xa4/0x130)
  32. [<c01d3334>] (driver_register+0xa4/0x130) from [<c0018f90>] (s3c2410fb_init+0xc/0x28)
  33. [<c0018f90>] (s3c2410fb_init+0xc/0x28) from [<c002e37c>] (do_one_initcall+0x5c/0x1b4)
  34. [<c002e37c>] (do_one_initcall+0x5c/0x1b4) from [<c00083f8>] (kernel_init+0x94/0x10c)
  35. [<c00083f8>] (kernel_init+0x94/0x10c) from [<c002fe54>] (kernel_thread_exit+0x0/0x8)
  36. Code: eafffe97 e3a02000 e59f3008 e1a01002 (e5823000)
  37. ---[ end trace da227214a82491b7 ]---
  38. swapper used greatest stack depth: 5792 bytes left
  39. Kernel panic - not syncing: Attempted to kill
  40. [<c00352ac>] (unwind_backtrace+0x0/0x150) from [<c0311c54>] (panic+0x40/0x120)
  41. [<c0311c54>] (panic+0x40/0x120) from [<c0046cbc>] (do_exit+0x64/0x5f4)
  42. [<c0046cbc>] (do_exit+0x64/0x5f4) from [<c0032f28>] (die+0x15c/0x180)
  43. [<c0032f28>] (die+0x15c/0x180) from [<c00360a0>] (__do_kernel_fault+0x64/0x74)
  44. [<c00360a0>] (__do_kernel_fault+0x64/0x74) from [<c0036268>] (do_page_fault+0x1b8/0x1cc)
  45. [<c0036268>] (do_page_fault+0x1b8/0x1cc) from [<c002e2c0>] (do_DataAbort+0x34/0x94)
  46. [<c002e2c0>] (do_DataAbort+0x34/0x94) from [<c002ea20>] (__dabt_svc+0x40/0x60)
  47. Exception stack(0xc3823ee8 to 0xc3823f30)
  48. 3ee0: c042d170 00000000 00000000 00001234 00000000 c042d178
  49. 3f00: c0440d18 c38a0840 c0445008 00000000 00000000 00000000 c3842e7c c3823f30
  50. 3f20: c01d3f88 c0018f78 a0000013 ffffffff
  51. [<c002ea20>] (__dabt_svc+0x40/0x60) from [<c0018f78>] (s3c2410fb_probe+0xc/0x18)
  52. [<c0018f78>] (s3c2410fb_probe+0xc/0x18) from [<c01d3f88>] (platform_drv_probe+0x18/0x1c)
  53. [<c01d3f88>] (platform_drv_probe+0x18/0x1c) from [<c01d2e7c>] (driver_probe_device+0x148/0x2d8)
  54. [<c01d2e7c>] (driver_probe_device+0x148/0x2d8) from [<c01d3068>] (__driver_attach+0x5c/0x7c)
  55. [<c01d3068>] (__driver_attach+0x5c/0x7c) from [<c01d24e8>] (bus_for_each_dev+0x48/0x78)
  56. [<c01d24e8>] (bus_for_each_dev+0x48/0x78) from [<c01d1d48>] (bus_add_driver+0xe0/0x288)
  57. [<c01d1d48>] (bus_add_driver+0xe0/0x288) from [<c01d3334>] (driver_register+0xa4/0x130)
  58. [<c01d3334>] (driver_register+0xa4/0x130) from [<c0018f90>] (s3c2410fb_init+0xc/0x28)
  59. [<c0018f90>] (s3c2410fb_init+0xc/0x28) from [<c002e37c>] (do_one_initcall+0x5c/0x1b4)
  60. [<c002e37c>] (do_one_initcall+0x5c/0x1b4) from [<c00083f8>] (kernel_init+0x94/0x10c)
  61. [<c00083f8>] (kernel_init+0x94/0x10c) from [<c002fe54>] (kernel_thread_exit+0x0/0x8)
(2)分析 Oops 信息
  • 确出错原因。
由出错信息“Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000”可知内核是因为非法地址访问出错,使用了空指针。
  • 根据栈回溯信息找出函数调用关系。
内核崩溃时,可以从 pc 寄存器得知崩溃发生时的函数、出错指令。但是很多情况下,错误有可能是它的调用者引入的,所以找出函数的调用关系也很重要。
部分栈回溯信息如下:

  1. [<c0018f78>] (s3c2410fb_probe+0xc/0x18) from [<c01d3f88>] (platform_drv_probe+0x18/0x1c)
这行信息分为两部分,表示后面的 platform_drv_probe 函数调用了前面的 s3c2410fb_probe函数。
前半部含义为:“c0018f78”是 s3c2410fb_probe 函数首地址偏移 0xc 的地址,这个函数大小为 0x18。
后半部含义为:“c01d3f88”是 platform_drv_probe 函数首地址偏移 0x18 的地址,这个函数大小为 0x1c
另外,后半部的“[<c01d3f88>]”表示 s3c2410fb_probe 执行后的返回地址。
对于类似下面的栈回溯信息,其中是 r8~r4 表示 driver_probe_device 函数刚被调用时这
些寄存器的值。
从上面的栈回溯信息可以知道内核出错时的函数调用关系如下,最后在 s3c2410fb_probe函数内部崩溃。

  1. do_exit ->
  2.        kernel_init ->
  3.               do_one_initcall ->
  4.                      s3c2410fb_init ->
  5.                             driver_register ->
  6.                                    bus_add_driver ->
  7.                                           bus_for_each_dev ->
  8.                                                  __driver_attach ->
  9.                                                         driver_probe_device ->
  10.                                                                platform_drv_probe ->
  11.                                                                        s3c2410fb_probe
  • 根据 pc 寄存器的值确定出错位置。
上述 Oops 信息中出错时的寄存器值如下:
  1. PC is at s3c2410fb_probe+0xc/0x18
  2. LR is at platform_drv_probe+0x18/0x1c
  3. pc : [<c0018f78>] lr : [<c01d3f88>] psr: a0000013
  4. sp : c3823f30 ip : c3842e7c fp : 00000000
  5. r10: 00000000 r9 : 00000000 r8 : c0445008
  6. r7 : c38a0840 r6 : c0440d18 r5 : c042d178 r4 : 00000000
  7. r3 : 00001234 r2 : 00000000 r1 : 00000000 r0 : c042d170
"PC is at s3c2410fb_probe+0xc/0x18"表示出错指令为 s3c2410fb_probe 函数中偏移为0xc 的指令。
"pc : [<c0018f78>] "表示出错指令的地址为 c0018f78(十六进制)。
  • 结合内核源代码和反汇编代码定位问题。
先生成内核的反汇编代码 vmlinux.dis,执行以下命令:
  1. $ cd ~/Documents/myTest/kernel/linux-2.6.32
  2. $ arm-linux-objdump -D vmlinux > vmlinux.dis
出错地址 c0018f78 附近的部分汇编代码如下:
  1. c0018f64 <s3c2412fb_probe>:
  2. c0018f64: e3a01001 mov r1, #1 ; 0x1
  3. c0018f68: eafffe97 b c00189cc <s3c24xxfb_probe>

  4. c0018f6c <s3c2410fb_probe>:
  5. c0018f6c: e3a02000 mov r2, #0 ; 0x0
  6. c0018f70: e59f3008 ldr r3, [pc, #8] ; c0018f80 <s3c2410fb_probe+0x14>
  7. c0018f74: e1a01002 mov r1, r2
  8. c0018f78: e5823000 str r3, [r2]         <===========出错指令
  9. c0018f7c: eafffe92 b c00189cc <s3c24xxfb_probe>
  10. c0018f80: 00001234 .word 0x00001234

  11. c0018f84 <s3c2410fb_init>:
  12. c0018f84: e92d4010 push {r4, lr}
  13. c0018f88: e59f0014 ldr r0, [pc, #20] ; c0018fa4 <s3c2410fb_init+0x20>
  14. c0018f8c: eb06ed06 bl c01d43ac <platform_driver_register>
  15. c0018f90: e3500000 cmp r0, #0 ; 0x0
  16. c0018f94: 18bd8010 popne {r4, pc}
  17. c0018f98: e59f0008 ldr r0, [pc, #8] ; c0018fa8 <s3c2410fb_init+0x24>
  18. c0018f9c: e8bd4010 pop {r4, lr}
  19. c0018fa0: ea06ed01 b c01d43ac <platform_driver_register>
  20. c0018fa4: c0440d04 .word 0xc0440d04
出错指令为“str r3, [r2]”,它把 r3 寄存器的值放到内存中,内存地址为 r2 寄存器的值。
根据 Oops 信息中的寄存器值可知:r3 为
00001234, r2 为 0。0 地址不可访问,所以出错。
  1. static int __init s3c2410fb_probe(struct platform_device *pdev)
  2. {
  3.     // add for kernel panic --begin
  4.     int *ptest = NULL;
  5.     *ptest = 0x1234;
  6.     // add for kernel panic --end
  7.     return s3c24xxfb_probe(pdev, DRV_S3C2410);
  8. }
结合反汇编代码,很容易知道是“*ptest = 0x1234;”导致错误,其中的 ptest 为空。对于大多数情况,从反汇编代码定位到 C 代码并不会如此容易,这需要较强的阅读汇编程序的能力。通过栈回溯信息知道函数的调用关系,这已经可以帮助定位很多问题了。

4.使用 Oops 的栈信息手工进行栈回溯
  前面说过,从 Oops 信息的 pc 寄存器值可知得知崩溃发生时的函数、出错指令。但是错误有可能是它的调用者引入的,所以还要找出函数的调用关系。由于内核配置了 CONFIG_FRAME_POINTER,当出现 Oops 信息时,会打印栈回溯信息。如果内核没有配置 CONFIG_FRAME_POINTER,这时可以自己分析栈信息,找到函数的调用关系。
 (1)栈的作用
一个程序包含代码段、数据段、BSS 段、堆、栈;其中数据段用来中存储初始值不为 0 的全局数据,BSS 段用来存储初始值为 0 的全局数据,堆用于动态内存分配,栈用于实现函数调用、存储局部变量。被调用函数在执行之前,它会将一些寄存器的值保存在栈中,其中包括返回地址寄存器lr。如果知道了所保存的 lr 寄存的值,那么就可以知道它的调用者是谁。在栈信息中,一个函数一个函数地往上找出所有保存的 lr 值,就可以知道各个调用函数,这就是栈回溯的原理。
 (2)栈回溯实例分析
仍以前面的 LCD 驱动程序为例,使用上面的 Oops 信息的栈信息进行分析,栈信息如下:
  1. Stack: (0xc3823f30 to 0xc3824000)
  2. 3f20: 00000000 c01d2e7c c0440d18 c042d178
  3. 3f40: 0000000c c042d178 c042d1ac c0440d18 c38a0840 c01d3068 00000000 c01d300c
  4. 3f60: c0440d18 c01d24e8 c3804938 c3847330 00000000 00000000 c0440d18 c01d1d48
  5. 3f80: c03a1506 c03a1506 00000001 c0022dd4 00000000 c0440d18 c0018f84 00000000
  6. 3fa0: 00000000 c01d3334 c0022dd4 00000000 00000000 c0018f84 00000000 c0018f90
  7. 3fc0: c0022dd4 c002e37c c0018f84 c03c5ab3 c0457880 c0022fc8 c0022dd4 00000000
  8. 3fe0: 00000000 00000000 00000000 c00083f8 00000000 c002fe54 00000000 00000000
  • 根据 pc 寄存器值找到第一个函数,确定它的栈大小,确定调用函数。
从 Oops 信息
  1. PC is at s3c2410fb_probe+0xc/0x18
  2.     LR is at platform_drv_probe+0x18/0x1c
  3.     pc : [<c0018f78>] lr : [<c01d3f88>] psr: a0000013
  4.     sp : c3823f30 ip : c3842e7c fp : 00000000
  5.     r10: 00000000 r9 : 00000000 r8 : c0445008
  6.     r7 : c38a0840 r6 : c0440d18 r5 : c042d178 r4 : 00000000
  7.     r3 : 00001234 r2 : 00000000 r1 : 00000000 r0 : c042d170
可知 pc 值为 c0018f78,使用它在内核反汇编程序 vmlinux.dis 中可以知道它位于 s3c2410fb_probe 函数内。
  1. c0018f6c <s3c2410fb_probe>:
  2. c0018f6c: e3a02000 mov r2, #0 ; 0x0
  3. c0018f70: e59f3008 ldr r3, [pc, #8] ; c0018f80 <s3c2410fb_probe+0x14>
  4. c0018f74: e1a01002 mov r1, r2
  5. c0018f78: e5823000 str r3, [r2] <===========出错指令
  6. c0018f7c: eafffe92 b c00189cc <s3c24xxfb_probe>
  7. c0018f80: 00001234 .word 0x00001234
lr存放的是函数返回值地址,为c01d3f88,根据这个地址,搜索内核反汇编程序 vmlinux.dis ,可知它位于:
  1. c01d3f70 <platform_drv_probe>:
  2. c01d3f70: e92d4010 push {r4, lr}
  3. c01d3f74: e1a03000 mov r3, r0
  4. c01d3f78: e5933044 ldr r3, [r3, #68]
  5. c01d3f7c: e2400008 sub r0, r0, #8 ; 0x8
  6. c01d3f80: e1a0e00f mov lr, pc
  7. c01d3f84: e513f014 ldr pc, [r3, #-20]
  8. c01d3f88: e8bd8010 pop {r4, pc}
也就是说,函数s3c2410fb_probe() 被platform_drv_probe()调用。再看platform_drv_probe()的反汇编代码,期中
  1. c01d3f70: e92d4010 push {r4, lr}
栈中存放的是 r4, lr
对应
  1. Stack: (0xc3823f30 to 0xc3824000)
  2. 3f20:                                                                            00000000 c01d2e7c c0440d18 c042d178
  3. 3f40: 0000000c c042d178 c042d1ac c0440d18 c38a0840 c01d3068 00000000 c01d300c
  4. 3f60: c0440d18 c01d24e8 c3804938 c3847330 00000000 00000000 c0440d18 c01d1d48
  5. 3f80: c03a1506 c03a1506 00000001 c0022dd4 00000000 c0440d18 c0018f84 00000000
  6. 3fa0: 00000000 c01d3334 c0022dd4 00000000 00000000 c0018f84 00000000 c0018f90
  7. 3fc0: c0022dd4 c002e37c c0018f84 c03c5ab3 c0457880 c0022fc8 c0022dd4 00000000
  8. 3fe0: 00000000 00000000 00000000 c00083f8 00000000 c002fe54 00000000 00000000
其中,lr对应的值为c01d2e7c,用此值检索vmlinux.dis,位于
  1. c01d2d34 <driver_probe_device>:
  2. c01d2d34: e92d40f7 push {r0, r1, r2, r4, r5, r6, r7, lr}
  3. c01d2d38: e5d13028 ldrb r3, [r1, #40]
  4. c01d2d3c: e1a05001 mov r5, r1
  5. ....
  6. c01d2e7c: e2504000 subs r4, r0, #0 ; 0x0
  7. c01d2e80: 1a000016 bne c01d2ee0 <driver_probe_device+0x1ac>
  8. c01d2e84: e1a00005 mov r0, r5
  9. c01d2e88: ebffff6e bl c01d2c48 <driver_bound>
可知,platform_drv_probe()被driver_probe_device()调用,再用同样的方法就可以找出所有函数调用关系。























阅读(1405) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~