内核printk的实现分析

最新推荐文章于 2024-04-07 11:28:00 发布

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#struct #semaphore #output #任务调度 #null #buffer

本文详细分析了Linux内核中的printk函数实现，包括logbuf_lock、console_sem等同步机制，以及log_buf缓冲区的使用。printk首先将格式化的输出存入临时缓冲区，然后根据条件决定是否添加日志级别标签。接着，数据被复制到log_buf缓冲区，当控制台可调用时，通过console_sem信号量协调，调用console_drivers将数据发送到相应设备。通过对console_drivers结构体的注册和初始化，确保printk输出能够正确地发送到控制台。

在这里还是主要分析一下printk实现的原理。

static spinlock_t logbuf_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED; //定义logbuf_lock，并初始化为unlock状态
static char log_buf[LOG_BUF_LEN]; //保存日志数据的缓冲区
#define LOG_BUF(idx) (log_buf[(idx) & LOG_BUF_MASK])
static DECLARE_MUTEX(console_sem); //定义全局互斥信号量console_sem并初始化为1

asmlinkage int printk(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;

if (oops_in_progress) // default : oops_in_progress = 0
{ //oops_in_progress指示进程发生错误，只有在panic()函数中才等于1
  //所以一般情况下下两句都不运行
  /* If a crash is occurring, make sure we can't deadlock */
  spin_lock_init(&logbuf_lock); //初始化logbuf_lock
  /* And make sure that we print immediately */
  init_MUTEX(&console_sem); //初始化console_sem为互斥的信号量，初值为1
}

/* This stops the holder of console_sem just where we want him */
spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags);
//一般spin_lock在单cpu中无效的，所以spin_lock_irqsave真正的作用是关中断和保存状态寄存器。
/* Emit the output into the temporary buffer */
va_start(args, fmt);
printed_len = vsnprintf(printk_buf, sizeof(printk_buf), fmt, args);
//先把数据格式化到printk_buf中去
va_end(args);

/*
* Copy the output into log_buf. If the caller didn't provide
* appropriate log level tags, we insert them here
*/
//emit_log_char 把字符存入log_buf中等待被发送，具体的参见下面的分析
for (p = printk_buf; *p; p++) {
  if (log_level_unknown) {
   if (p[0] != '<' || p[1] < '0' || p[1] > '7' || p[2] != '>') {
    emit_log_char('<');
    emit_log_char(default_message_loglevel + '0');
    emit_log_char('>');
   }
//如果没有提供<1>类似的日志级别,则在此加上<4>
//我这里的default_message_loglevel=4
   log_level_unknown = 0;
  }
  emit_log_char(*p);
  if (*p == '\n') //每一行前面都需要加<4>之类的日志级别
   log_level_unknown = 1;
}

if (!arch_consoles_callable()) // unexecute
{
  /* 控制台是否可调用,一般下面的不会被执行
   * On some architectures, the consoles are not usable
   * on secondary CPUs early in the boot process.
   */
  spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);
  goto out;
}
if (!down_trylock(&console_sem)) //lock ok
{
  /* down_trylock获取信号量,lock则返回0,否则立即返回非0值
   * We own the drivers. We can drop the spinlock and let
   * release_console_sem() print the text
   */
  spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);
  console_may_schedule = 0;
  release_console_sem(); //在这个函数中把数据发送到串口并释放console_sem
} else {
&