《Linux内核设计与实现》读书笔记—调试

通过打印来调试

• 内核提供的打印函数printk()和C库提供的printf()函数功能几乎相同，printk()在任何地方都能调用它，既可以在进程上下文和中断上下文中被调用，也可以在持有锁时被调用，还可以在多处理器上同时被调用。
• printk()可以指定一个日志级别，内核根据这个级别来判断是否在终端上打印消息。内核级别最高位KERN_EMERG，最低位KERN_DEBUG，当调用printk()不指定日志等级时，默认的等级位KERN_WARNING。
• 内核消息都被保存在一个LOG_BUF_LEN大小的环形队列中。该缓冲区大小可以在编译时通过设置CONFIG_LOG_BUF_SHIFT进行调整。
• 在Linux系统上，用户空间的守护进程klogd从记录缓冲区中获取内核消息，再通过syslogd守护进程，将它们保存在系统日志文件中。

OOPS

• oops是内核告知用户有异常发生的最常用的方式。内核不能采取像用户空间出现错误时使用的一些简单手段（例如进程强制退出），内核只能发布oops，这个过程包括向终端上输出错误消息，输出寄存器中保存的信息并输出可跟踪的回溯线索。

内核调试配置选项

• 在编译内核的时候，为了方便调试内核代码，内核提供了许多配置选项，它们都依赖于CONFIG_DEBUG_KERNEL。
• 常见的调试配置选项有slab layer debugging(slab层调试选项)、high-memory debugging(高端内存调试选项)、IO mapping debugging(IO映射调试选项)、spin-lock debugging(自旋锁调试选项)、stack-overflow checking(栈溢出检查选项)和sleep-inside-spinlock checking(自旋锁内睡眠选项)

引发BUG并打印信息

• BUG()和BUG_ON()当被调用时，会引发oops，使得系统打印栈的回溯信息。因此BUG()和BUG_ON()被内核当作断言使用，在不希望发生的条件发生时，便调用该断言。
• panic()可以引发更严重的错误，调用panic()不但会打印错误消息，而且会挂起整个系统。
• dump_stack()不会引发各种异常行为，只是在终端上打印一下栈的回溯信息来帮助调试。

内核调试器

• 可以使用标准的gdb对正在运行的内核进行查看，gdb的启动命令和调试进程的方法大致相同。gdb vmlinux /proc/kcore ，其中vmlinux为未经压缩的内核映像文件，/proc/kcore作为一个参数选项，是作为core文件来使用的，通过它可以访问到内核驻留的高端内存。
• gdb只能用来查看内核变量的值或者反汇编一个函数，它没法修改内核数据，也不能单步执行内核代码，不能加断点。
• kgdb是一个补丁，它可以让我们在远端主机上通过串口利用gdb的所有功能对目标计算机上的内核进行调试。