/proc/kallsyms 全面解析和实战应用指南

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/proc/kallsyms 全面解析和实战应用指南

作为 Linux 内核调试中的基础技术之一，/proc/kallsyms是很多内核工具和调试技术的基石。本文将给出一篇绝对全面的指南，包括不同类型的内核符号，配合 ftrace、perf、kprobe等调试工具的实战应用，并介绍为什么它是 Linux 内核开发者必备技能之一。

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一、kallsyms 是什么？

/proc/kallsyms是 Linux 内核开启 CONFIG_KALLSYMS选项时由内核自动创建的一个虚拟文件，用于列出内核已编译进去的 全部函数和变量等符号信息。

简单理解：

它就是一份「内核函数和变量名 → 内存地址」的映射表。

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二、文件格式解读

指令：

cat /proc/kallsyms

每行输出格式：

<地址> <类型> <符号名>

实例：

ffff8000087b38a0 t pca9450_i2c_probe
ffff80000913ba90 d pca9450_volatile_regs

常见类型符号意义：

类型	意义
T	全局函数（non-static公共函数）
t	本地函数（static 静态函数）
D	全局变量，初始化的 data
d	本地变量（static 静态变量）
B/b	BSS 段，未初始化的全局变量
R/r	只读数据（const 或 .rodata段的数据）
U	未解析的外部符号（用于用户端）

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三、kallsyms 与各类调试工具的关系

1. 与 ftrace

ftrace 需要用 set_ftrace_filter 指定函数名，函数名必须是存在于 /proc/kallsyms中的符号，否则无法 trace

实例：

echo pca9450_i2c_probe > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

2. 与 perf

perf 抓到地址时，会配合 kallsyms 用来解析函数名：

perf report
# [.] 0xffff8000087b38a0 -> 该地址在 kallsyms 里就是 pca9450_i2c_probe

3. 与 kprobe

如果想用动态方式定位给一个函数扩展方法，需要确认目标函数存在，也来自 kallsyms

echo 'p:p1 pca9450_i2c_probe' > /sys/kernel/debug/tracing/kprobe_events

4. 与 crash / gdb 分析 vmcore

用于分析给定地址是否对应于函数/变量

crash> sym ffff8000087b38a0
ffff8000087b38a0 (t) pca9450_i2c_probe

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四、实战场景分析

实战1： ftrace 无法跟踪 probe 函数？

现象：

echo pca9450_probe > set_ftrace_filter
cat trace_pipe  # 一直不出现

解决：

1. 用 kallsyms 确认函数名
2. 发现真正的函数名是 pca9450_i2c_probe

cat /proc/kallsyms | grep pca9450

实战2： perf 拦到地址，不知是什么函数？

# perf report 中显示
0xffff8000087b38a0

# 用 kallsyms 查看
cat /proc/kallsyms | grep 87b38a0
# 输出： pca9450_i2c_probe

实战3：实时性调试查看 symbol 是否被注册

# 尝试 insmod 定制模块
insmod mymod.ko

# 确认模块里定义的 symbol 是否已出现
cat /proc/kallsyms | grep my_driver_probe

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五、安全性与进阶

地址隐藏：

如果看到 kallsyms 里是这样的：

00000000 T panic
00000000 T printk

说明启用了 KASLR 隐藏地址，或者 /proc/kallsyms 只对 root 可见

配置项

CONFIG_KALLSYMS=y
CONFIG_KALLSYMS_ALL=y         # 包括 static 函数等
CONFIG_KALLSYMS_BASE_RELATIVE=y

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六、实用工具补充

配合 addr2line 转换地址为源码行

# 需要 vmlinux 有调试信息
addr2line -e vmlinux 0x87b38a0

配合 nm 查看 symbol

nm vmlinux | grep pca9450

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七、总结

• /proc/kallsyms是 Linux 内核很根基的一个 symbol 管理模块
• 它不是调试工具，但是几乎所有内核调试工具都依赖于它（ftrace, perf, crash, eBPF, kprobe）
• 对于写内核模块，调试 probe/不规则对象，跟踪 symbol 时都依赖它
• 配合 /proc/kallsyms的完备体系： vmlinux 、nm 、addr2line 、dwarves (如 pahole)

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如果你在做调试、实施性分析、核心无控 bug 跟踪，不熟悉 /proc/kallsyms的用法和本质，都是一个分数不过兴的调试环境。

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