Kernel Exception 问题分析流程

和你一起终身学习，这里是程序员Android

本篇文章主要介绍 Android 开发中的部分知识点，通过阅读本篇文章，您将收获以下内容:

一、Kernel Exception概述
二、Kernel空间布局
三、printk 概述
四、AEE db log机制
五、前期异常处理
六、die()流程
七、panic()流程
八、nested panic
九、参考文献

一、Kernel Exception（KE）概述

Android OS由3层组成，最底层是Kernel，上面是Native bin/lib，最上层是Java层：

Android OS 3层结构

任何软件都有可能发生异常，比如野指针，跑飞、死锁等等。
当异常发生在kernel层，我们就叫它为KE（kernel exception），同理，发生在Native就是NE，Java层就是JE。这篇文章仅关注底层的KE。

1. KE类别

kernel有以下2种（oops、panic）崩溃类别

• 1. oops (类似assert，有机会恢复)

oops是美国人比较常有的口语。就是有点意外，吃惊，或突然的意思。内核行为表现为通知感兴趣模块，打印各种信息，如寄存器值，堆栈信息…
当出现oops时，我们就可以根据寄存器等信息调试并解决问题。
/proc/sys/kernel/panic_on_oops为1时导致panic。我们默认设置为1，即oops会发生panic。

• 1. panic

  Panic – 困惑，恐慌，它表示Linux kernel遇到了一个不知道该怎么继续的情况。内核行为表现为通知感兴趣模块，死机或者重启。
  在kernel代码里，有些代码加了错误检查，发现错误可能直接调用了panic()，并输出信息提供调试

2. KE常用调试方法

凡是程序就有bug。bug总是出现在预料之外的地方。据说世界上第一个bug是继电器式计算机中飞进一只蛾子，倒霉的飞蛾夹在继电器之间导致了计算机故障。由于这个小虫子，程序中的错误就被称为了bug。

有Bug就需要Debug，而调试是一种很个性化的工作，十个人可能有十种调试方法。但从手段上来讲，大致可分为两类，在线调试 (Online Debug) 和离线调试 (Offline Debug).

3.在线调试

Online debug, 指的是在程序的运行过程中监视程序的行为，分析是否符合预期。通常会借助一些工具，如GDB和Trace32等。有时候也会借助一些硬件设备的协助，如仿真器/JTAG，但是准备环境非常困难，而且用起来也很麻烦，除非一些runtime问题需要外很少使用。

4.离线调试,

Offline debug, 指的是在程序的运行中收集需要的信息，在Bug发生后根据收集到的信息来分析的一种手段。通常也分为两种方式，一种是Logging，一种是Memory Dump。

Logging
日志或者相关信息的收集，可以比较清晰的看到代码的执行过程，对于逻辑问题是一种有效的分析手段，由于其简单易操作，也是最为重要的一种分析手法。

Memory Dump
翻译过来叫做内存转储，指的是在异常发生的时刻将内存信息全部转储到外部存储器，即将异常现场信息备份下来以供事后分析。是针对CPU执行异常的一种非常有效的分析手段。在Windows平台，程序异常发生之后可以选择启动调试器来马上调试。在Linux平台，程序发生异常之后会转储core dump，而此coredump可以用调试器GDB来进行调试。而内核的异常也可以进行类似的转储。

二、Kernel空间布局

在分析KE前，你要了解kernel内存布局，才知道哪些地址用来做什么，可能会是什么问题。

在内核空间中存在如下重要的段：

1. vmlinux代码/数据段：

任何程序都有TEXT（可执行代码）,RW（数据段）,ZI段（未初始化数据段），kernel也有，对应的是.text,.data,.bss

2.module区域：

kernel可以支持ko（模块），因此需要一段空间用于存储代码和数据段。

3. vmalloc区域：

kernel除了可以申请连续物理地址的内存外，还可以申请不连续的内存（虚拟地址是连续的），可以避免内存碎片化而申请不到内存。

4. io map区域：

留给io寄存器映射的区域，有些版本没有io map区域而是直接用vmalloc区域了。

5.memmap：

kernel是通过page结构体描述内存的，每一个页框都有对应的page结构体，而memmap就是page结构体数组。

还有其他段小的段没有列出来，可能根据不同的版本而差别。

6. ARM64bit kernel布局

目前智能机已进入64bit，因此就存在32bit布局和64bit布局，下面一一讲解。

ARM64可以使用多达48bit物理、虚拟地址（扩充成64bit，高位全为1或0）。对linux kernel来讲，目前配置为39bit的kernel空间。

由于多达512GB的空间，因此完全可以将整个RAM映射进来，0xFFFFFFC000000000之后就是一一映射了，