第21章 Linux设备驱动的调试之BUG_ON()和WARN_ON()

21.7 BUG_ON()和WARN_ON()

    内核中有许多地方调用类似BUG()的语句,它非常像一个内核运行时的断言,意味着本来不该执行到BUG()这条语句,一旦执行即抛出Oops。BUG()的定义为:

include/asm-generic/bug.h

#define BUG() do { \
       printk("BUG: failure at %s:%d/%s()!\n", __FILE__, __LINE__, __func__); \
       panic("BUG!"); \
} while (0)

其中panic()定义在kernel/panic.c中,会导致内核崩溃,并打印Oops。

/**
 * panic - halt the system
 * @fmt: The text string to print
 *
 * Display a message, then perform cleanups.
 *
 * This function never returns.
 */
void panic(const char *fmt, ...)
{
static char buf[1024];
va_list args;
long i, i_next = 0;
int state = 0;
int old_cpu, this_cpu;
bool _crash_kexec_post_notifiers = crash_kexec_post_notifiers;

/*
* Disable local interrupts. This will prevent panic_smp_self_stop
* from deadlocking the first cpu that invokes the panic, since
* there is nothing to prevent an interrupt handler (that runs
* after setting panic_cpu) from invoking panic() again.
*/
local_irq_disable();

/*
* It's possible to come here directly from a panic-assertion and
* not have preempt disabled. Some functions called from here want
* preempt to be disabled. No point enabling it later though...
*
* Only one CPU is allowed to execute the panic code from here. For
* multiple parallel invocations of panic, all other CPUs either
* stop themself or will wait until they are stopped by the 1st CPU
* with smp_send_stop().
*
* `old_cpu == PANIC_CPU_INVALID' means this is the 1st CPU which
* comes here, so go ahead.
* `old_cpu == this_cpu' means we came from nmi_panic() which sets
* panic_cpu to this CPU.  In this case, this is also the 1st CPU.

Linux 内核中,`DEBUG_LIST` `BUG_ON_DATA_CORRUPTION` 是与调试数据完整性检查相关的机制,通常用于检测内核链表操作中的错误或数据结构的损坏。这些机制有助于发现潜在的内存访问问题、并发访问冲突或其他编程错误。 ### DEBUG_LIST `DEBUG_LIST` 是一种内核配置选项(通常是 `CONFIG_DEBUG_LIST`),它会在链表操作(如 `list_add`, `list_del` 等)中添加额外的检查逻辑,以确保链表的正确性一致性。例如,它会检查链表节点是否已经被插入到另一个链表中,或者是否已经被删除。这种检查可以有效防止由于链表操作不当导致的数据损坏问题[^1]。 当启用 `DEBUG_LIST` 时,如果发现链表操作存在不一致的情况,内核会触发 `WARN()` 或 `BUG()` 宏,从而记录详细的错误信息,并可能引发内核崩溃(Oops/Panic)。这类警告通常包括调用栈信息,便于开发者定位问题的根本原因。 ### BUG_ON_DATA_CORRUPTION `BUG_ON_DATA_CORRUPTION` 是一个宏定义,通常用于在特定条件下触发内核警告或崩溃。它的目的是在检测到数据结构损坏时立即停止执行,以便开发人员能够及时发现问题并进行修复。这个宏通常结合 `WARN_ON_ONCE()` 或 `BUG()` 使用,具体行为取决于内核配置系统状态。 例如,在某些情况下,内核可能会使用如下代码片段: ```c if (unlikely(data_corrupted)) { BUG_ON_DATA_CORRUPTION(); } ``` 在这种情况下,如果 `data_corrupted` 为真,则会触发内核警告或崩溃,具体行为取决于 `BUG_ON_DATA_CORRUPTION` 的实现方式。 ### 常见原因 1. **并发访问冲突**:多个线程或中断处理程序同时修改共享的链表或数据结构,而没有适当的锁保护。 2. **内存越界访问**:对链表节点的访问超出了其分配的内存范围,导致相邻的数据结构被破坏。 3. **未初始化的链表节点**:尝试将未正确初始化的节点插入到链表中,可能导致链表指针指向无效地址。 4. **重复插入或删除节点**:试图将已经存在于链表中的节点再次插入,或者删除一个不在链表中的节点。 ### 解决方案 1. **启用调试选项**:确保启用了 `CONFIG_DEBUG_LIST` 其他相关调试选项,以便捕获链表操作中的错误。 2. **使用锁机制**:在多线程环境中,确保对共享链表的操作使用适当的锁(如自旋锁、互斥锁等)来保护。 3. **检查内存访问边界**:确保所有对链表节点的操作都在其分配的内存范围内进行,避免越界访问。 4. **初始化链表节点**:在插入链表之前,确保链表节点已被正确初始化,避免出现未初始化的状态。 5. **审查调用栈**:当触发 `WARN()` 或 `BUG()` 时,仔细审查调用栈信息,找出导致问题的具体位置。 6. **使用静态分析工具**:利用静态分析工具(如 Sparse、Coverity 等)检测潜在的链表操作错误或数据结构损坏问题。 通过以上方法,可以有效地诊断解决由 `DEBUG_LIST` `BUG_ON_DATA_CORRUPTION` 引发的问题,提高内核的稳定性可靠性。 ---
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