【读书笔记】Linux内核设计与实现（第十八章）

18.1 准备开始

需要:

1.一个确定的bug。但是，大部分bug通常都不是行为可靠定义明确的。

2.一个藏匿bug的内核版本。

18.2 内核中的bug

bug发作时的症状：

明白无误的错误代码（没有把正确的值存放在恰当的位置）；

同步时发生的错误（共享变量锁定不当）；

错误地管理硬件（给错误的控制寄存器发送错误的指令）。

… …

18.3 通过打印来调试

18.3.1健壮性

Printk()函数最容易让人们接受的一个特质。任何时候任何地方都能调用它。

可以在中断上下文和进程上下中被调用；

可以在任何持有锁时被调用；

可以在多处理器上同时被调用，而且调用不需要使用锁。

Early_printk()

在启动过程的初期就具有在终端上打印的能力。

18.3.2日志等级

printk()和printf()区别：

printk()可以指定一个日志级别，内核根据这个级别来判断是否在终端上打印消息。内核把级别比某个特定值低的所有消息显示在终端上。

内核将最重要的记录等级KERN_EMERG定位"<0>"，将无关紧要的记录等级KERN_DEBUG定位"<7>"。

18.3.3 记录缓冲区

内核消息都被保存在一个LOG_BUF_LEN大小的环形队列中。

大小可以在编译时通过设置CONFIG_LOG_BUF_SHIFT进行调整。在单处理器的系统上其默认值是16KB。（内核在同一时间只能保存16KB的内核消息）

环形缓冲区的唯一缺点：可能会丢失消息。

18.3.4 syslogd和klogd

用户空间的守护进程klogd从记录缓冲区中获得内核消息，再通过syslogd守护进程将它们保存在系统日志文件中。

默认情况下，klogd选择读取/proc方式实现系统调用。

在启动klogd时，可以通过指定-c标志来改变终端的记录等级。

18.4 oops

内核告知用户有不幸发生的最常用方式。

oops在idle进程或init进程时发生，系统陷入混乱；

在其他进程运行时发生，内核会杀死该进程并尝试着继续执行。

oops中包含的重要信息对于所有体系结构都是完全相同的：寄存器上下文和回溯线索。

18.4.1 ksymoops

调用ksymoops：

Ksmoops saved_oops.txt

18.4.2 kallsyms

通过定义CONFIG_KALLSYMS配置选项启用。

配置选项CONFIG_KALLSYMS_ALL表示：不仅存放函数名称，还存放所有的符号名称。

18.5 内核调试配置选项

在内和配置编辑器的内核开发菜单项中，依赖于CONFIG_DEBUG_KERNEL。

一些可以利用的选项

18.6 引发bug并打印信息

BUG()和BUG_ON()被调用时，会引发oops，导致栈的回溯和错误信息的打印。

断言：

18.7 系统请求键

通过定义CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置选项来启用。

当该功能被启用，无论内核出于什么状态，都可以通过特殊的组合键和内核进行通信。

sysctl标记特性的开或关：

18.8 内核调试器的传奇

18.8.1 gdb

使用标准的GNU调试器对正在运行的内核进行查看。

针对内核启动调试器的方法与针对进程的方法大致相同：

gdb vmlinux /proc/kcore

gdb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

18.8.2 kgdb

补丁。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。

需要两台计算机：

运行带有kgdb补丁的内核；

通过串行线使用gdb对第一台进行调试。

18.9 探测系统

18.9.1 用UID作为选择条件

创建一个UID为7777的用户，专门来测试新算法。

18.9.2 使用条件变量

创建一个全局变量作为一个条件选择开关。

18.9.3 使用统计量

掌握某个特定事件的发生规律。比较多个事件并从中得出规律。通过创建统计量并提供某种机制访问其统计结果。

18.10 用二分法查找出引发罪恶的变更

1.一个可靠的可复制的错误,最好是系统一启动就能查证的bug。

2.一个能确保没问题的内核。

3.一个有问题的内核。应该从已知最早出现该问题的内核开始。

4.在问题内核和良好内核之间使用二分法了。

18.11 使用Git进行二分搜索