第十八章 调试
0.总结
- oops
- 内核的调试配置
- 用Git进行二分搜索
- bug总会有，简洁描述发给LKML
1. 准备开始
- 在用户级的程序里，bug表现比较直接；在内核中却不清晰。
2. 内核中的bug
- 多种多样、变化多端。
- 引用空指针会产生一个oops；垃圾数据会导致系统崩溃。
- 定时限制和竞争条件都允许多个线程在内核中同时运行产生的结果。
3. 通过打印来调试
3.1 健壮性
- printk（）函数任何时候地方都可以调用它。
3.2 日志等级
printk（）可以指定一个日志级别【与printf（）最大区别】。
内核判断是否在终端上打印消息的依据。
指定一个记录级别的方式：
KERN_WARING和KERN_DEGUG是<linux/kernel.h>中的简单宏定义。
内核用指定的记录等级和当前终端的记录等级console_loglevel来决定是不是向终端上打印。
默认级别：KERN_WARNING。
按照自己想法赋予记录等级方法：
3.3 记录缓冲区
3.4 syslogd和klogd
3.5 从printf（）到printk（）的转换
- 错误中培养新习惯。
4. oops
- 内核告知用户有不幸发生的最常见方式。
- 内核发布oops会向终端输出的内容：
1.错误消息；
2.寄存器中保存的信息；
3.可供跟踪的回溯线索。
oops发生时间出现的状况：
oops包含信息：
4.1 ksymoops
- 将回溯线索中的地址转化成符号名称，调用ksymoops命令并提供System.map：
ksymoops saved_oops.txt
4.2 kallsyms
- CONFIG_KALLSYMS 定义配置选项启用。
- CONFIG_KALLSYMS_ALL 存放函数名称；存放所有符号名称。
- CONFIG_KALLSYMS_EXTRA_PASS 引起内核构建中再次忽略内核的目标代码。
5. 内核调试配置选项
- 在内核配置编辑器的内核开发菜单项中，依赖CONFIG_DEBUG_KERNEL。
6. 引发bug并打印信息
- 常用BUG()和BUG_ON()。
- 调用会引发oops
7. 神奇的系统请求键
- 通过定义CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置选项来启用。
- 内核可以通过特殊的组合键和内核进行通信。
- sysctl来标记该特性的开或关。需要启用时：
echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq
8. 内核调试器的传奇
8.1 gdb
- 针对内核启动调试器的方法和对进程的方法大致相同：
gdb vmlinux /proc/kcore
vmlinux文件是未压缩的内核映像；
/proc/kcore是一个参数选项，作为core文件来用，只有超级用户才能读取此文件的数据。
- 打印一个变量的值：
p global_variable
- 反汇编一个函数：
disassemble function
- 局限性：
不能修改内核数据；
不能单步执行内核代码；
不能加断点
8.2 kgdb
- 是一个补丁，可在远端主机上通过串口利用gdb的所有功能对内核进行调试。
9. 探测系统
9.1 用UID作为选择条件
- 利用把用户id（UID）作为选择条件实现新算法加入：
9.2 使用条件变量
- 使用前提：
代码与进程无关；
希望有一个针对所有情况都能用的机制来控制某个特性。
- 只需创建一个全局变量作为一个选择开关。
9.3 使用统计量
- 提供某种机制访问其统计结果。
9.4 重复频率限制
- 为了避免调试信息发生井喷，可以每隔几秒执行一次操作。
10. 用二分法找出引发罪恶的变更
11. 使用Git进行二分搜索
$ git bisect start ；进行二分搜索
$ git bisect bad <revision> ；引发提供一个出现问题的最高内核版本
$ git bisect bad ；若当前内核版本就是bug的元凶，那不必提供内核版本
$ git bisect good v2.6.28 ；最新可正常运行的内核版本
$ git bisect good ；这个版本正常
$ git bisect bad ；这个版本有异常
12. 当所有努力都失败时：社区
- Linux内核邮件列表（LKML）