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第 9 章 内核调试技术

第 9 章 内核调试技术. 本章介绍了各种 Linux 内核调试方法。内核的调试需要从内核源码本身、调试工具等方面做好准备。通过本章的学习，可以了解不同调试方式的特点和使用方法，根据需要选择不同的内核调试方式。. 本章目标. 内核调试方法 内核打印函数 获取内核信息 处理出错信息 内核源码调试. 9.1 内核调试方法. 对于庞大的 Linux 内核软件工程，单靠阅读代码查找问题已经非常困难，需要借助调试技术解决 BUG 。通过合适的调试手段，可以有效地查找和判断 BUG 的位置和原因。. 9.1.1 内核调试概述.

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第 9 章 内核调试技术

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  1. 第9章 内核调试技术

  2. 本章介绍了各种Linux内核调试方法。内核的调试需要从内核源码本身、调试工具等方面做好准备。通过本章的学习，可以了解不同调试方式的特点和使用方法，根据需要选择不同的内核调试方式。本章介绍了各种Linux内核调试方法。内核的调试需要从内核源码本身、调试工具等方面做好准备。通过本章的学习，可以了解不同调试方式的特点和使用方法，根据需要选择不同的内核调试方式。 www.farsight.com.cn

  3. 本章目标 • 内核调试方法 • 内核打印函数 • 获取内核信息 • 处理出错信息 • 内核源码调试

  4. 9.1 内核调试方法 • 对于庞大的Linux内核软件工程，单靠阅读代码查找问题已经非常困难，需要借助调试技术解决BUG。通过合适的调试手段，可以有效地查找和判断BUG的位置和原因。

  5. 9.1.1 内核调试概述 • 调试内核很难，实际上内核不同于其他软件工程。内核有操作系统独特的问题，例如：时间管理和条件竞争，这可以使多个线程同时在内核中执行。 • 因此，调试BUG需要有效的调试手段。几乎没有一种调试工具或者方法能够解决全部问题。即使在一些集成测试环境中，也要划分不同测试调试功能，例如：跟踪调试、内存泄漏测试、性能测试等。掌握的调试方法越多，调试BUG就越方便。Linux有很多开放源代码的工具，每一个工具的调试功能专一，所以这些工具的实现一般也比较简单。

  6. 9.1.2 学会分析内核源程序 • 按书上进行学习，并在机器上实验

  7. 9.1.3 调试方法介绍 • 内核调试方法很多，主要有以下4类。 •  通过打印函数 •  获取内核信息 •  处理出错信息 •  内核源码调试

  8. 9.2 内核打印函数 • 嵌入式系统一般都可以通过串口与用户交互。大多数Bootloader可以向串口打印信息，并且接收命令。内核同样可以向串口打印信息。但是在内核启动过程中，不同阶段的打印函数不同。分析这些打印函数的实现，可以更好地调试内核。

  9. 9.2.1 内核映像解压前的串口输出函数 • decompresss_kernel()函数调用了putstr()函数，直接向串口打印内核解压的信息。 • 9.2.2 内核错误报告子程序 • 怎样才能报告这种错误信息呢？可以通过printascii子程序来向串口打印。 • printascii、printhex8等子程序包含在arch/arm/kernel/debug.S文件中。 • 9.2.3 内核打印函数 • Linux内核标准的系统打印函数是printk。printk函数具有极好的健壮性，不受内核运行条件的限制，在系统运行期间都可以使用。

  10. 9.3 获取内核信息 • Linux内核提供了一些与用户空间通信的机制，大部分驱动程序与用户空间的接口都可以作为获取内核信息的手段。另外内核也有专门的调试机制。

  11. 9.3.1 系统请求键

  12. 9.3.2 通过/proc接口 • proc文件系统是一种伪文件系统。实际上，它并不占用存储空间，而是系统运行时在内存中建立的内核状态映射，可以瞬时地提供系统的状态信息。

  13. 9.3.3 通过/sys接口 • Sysfs文件系统是Linux 2.6内核新增加的文件系统。它也是一种伪文件系统，是在内存中实现的文件系统。它可以把内核空间的数据、属性、链接等东西输出到用户空间。 • 在Linux 2.6内核中，sysfs和kobject是紧密结合的，成为驱动程序模型的组成部分。

  14. 9.3.4 通过ioctl方法 • ioctl是对一个文件描述符响应的系统调用，它可以实现特殊命令操作。ioctl可以替代/proc文件系统，实现一些调试的命令。 • 使用ioctl获取信息比/proc麻烦一些，因为通过应用程序的ioctl函数调用并且显示结果必须编写、编译一个应用程序，并且与正在测试的模块保持一致。反过来，驱动程序代码比实现/proc文件相对简单一点。

  15. 9.4 处理出错信息 • 当系统出现错误时，内核有两个基本的错误处理机制：oops和panic。 • 9.4.1 oops信息 • （1）oops消息包含系统错误的详细信息 • stem.map，完全可以分析一下的。不过，还有一个更好的工具来辅助分析。 • （2）使用ksymoops转换oops信息 • （3）内核kallsyms选项支持符号信息 • 9.4.2 panic • 当系统发生严重错误的时候，将调用panic()函数。

  16. 9.5 内核源码调试 • 因为Linux内核程序是GNU GCC编译的，所以对应地使用GNU GDB调试器。Linux应用程序需要gdbserver辅助交叉调试。那么内核源代码调试时，谁来充当gdbserver的角色呢？

  17. 9.5.1 KGDB调试内核源代码 • KGDB是Linux内核调试的一种机制。它使用远程主机上的GDB调试目标板上的Linux内核。 • 准确地说，KGDB是内核的功能扩展，它在内核中使用插桩（Stub）的机制。

  18. 遵循下面的步骤来设置KGDB调试环境。 • （1）配置编译Linux内核映像 • （2）在目标板上启动内核 • （3）启动gdb，建立连接 • （4）使用gdb的调试命令设置断点，跟踪调试

  19. 9.5.2 BDI2000调试内核源代码 • 下面说明一下BDI2000调试Linux内核的操作步骤。 • （1）主机/目标机设置 • （2）准备要调试的内核 • （3）通过BDI2000控制硬件开发板 • （4）设置BDI2000断点 • （5）下载内核 • （6）gdb连接BDI2000 • （7）设置gdb断点 • （8）重新控制调试过程 • （9）调试内核模块

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