LINUX 内核调试基础+编程基础

http://blog.chinaunix.net/uid-20564848-id-73208.html

内核文档:
[root@localhost Documentation]# pwd
/usr/src/kernels/linux-2.6./Documentation
[root@localhost Documentation]# ls
-INDEX                      i2o                        parport.txt
ABI                           ia64                       PCI
accounting                    ics932s401                 pcmcia
acpi                          ide                        pi-futex.txt
aoe                           infiniband                 pnp.txt
applying-patches.txt          initrd.txt                 power
arm                           input                      powerpc
atomic_ops.txt                Intel-IOMMU.txt            pps
auxdisplay                    intel_txt.txt              prctl
bad_memory.txt                ioctl                      preempt-locking.txt
basic_profiling.txt           io-mapping.txt             printk-formats.txt
binfmt_misc.txt               IO-mapping.txt             prio_tree.txt
blackfin                      io_ordering.txt            rbtree.txt
block                         iostats.txt                RCU
blockdev                      IPMI.txt                   rfkill.txt
braille-console.txt           IRQ-affinity.txt           robust-futex-ABI.txt
bt8xxgpio.txt                 irqflags-tracing.txt       robust-futexes.txt
btmrvl.txt                    IRQ.txt                    rtc.txt
BUG-HUNTING                   isapnp.txt                 rt-mutex-design.txt
c2port.txt                    isdn                       rt-mutex.txt
cachetlb.txt                  ja_JP                      s390
cdrom                         java.txt                   SAK.txt
cgroups                       kbuild                     scheduler
Changes                       kdump                      scsi
CodingStyle                   kernel-doc-nano-HOWTO.txt  SecurityBugs
connector                     kernel-docs.txt            SELinux.txt
console                       kernel-parameters.txt      serial
cpu-freq                      keys-request-key.txt       serial-console.txt
cpu-hotplug.txt               keys.txt                   sgi-ioc4.txt
cpuidle                       kmemcheck.txt              sgi-visws.txt
cpu-load.txt                  kmemleak.txt               sh
cputopology.txt               kobject.txt                slow-work.txt
credentials.txt               ko_KR                      SM501.txt
cris                          kprobes.txt                Smack.txt
crypto                        kref.txt                   sound
dcdbas.txt                    kvm                        sparc
debugging-modules.txt         laptops                    sparse.txt
debugging-via-ohci1394.txt    ldm.txt                    spi
dell_rbu.txt                  leds-class.txt             spinlocks.txt
development-process           leds-lp3944.txt            stable_api_nonsense.txt
device-mapper                 lguest                     stable_kernel_rules.txt
devices.txt                   local_ops.txt              SubmitChecklist
DMA-API.txt                   lockdep-design.txt         SubmittingDrivers
DMA-attributes.txt            lockstat.txt               SubmittingPatches
dmaengine.txt                 logo.gif                   svga.txt
DMA-ISA-LPC.txt               logo.txt                   sysctl
DMA-mapping.txt               m68k                       sysfs-rules.txt
DocBook                       magic-number.txt           sysrq.txt
dontdiff                      make                       telephony
driver-model                  Makefile                   thermal
dvb                           ManagementStyle            timers
dynamic-debug-howto.txt       mca.txt                    tomoyo.txt
early-userspace               md.txt                     trace
edac.txt                      memory-barriers.txt        uml
eisa.txt                      memory-hotplug.txt         unaligned-memory-access.txt
email-clients.txt             memory.txt                 unicode.txt
fault-injection               mips                       unshare.txt
fb                            misc-devices               usb
feature-removal-schedule.txt  mn10300                    vgaarbiter.txt
filesystems                   mono.txt                   VGA-softcursor.txt
firmware_class                mtd                        video4linux
flexible-arrays.txt           mutex-design.txt           video-output.txt
frv                           namespaces                 vm
futex-requeue-pi.txt          netlabel                   volatile-considered-harmful.txt
gcov.txt                      networking                 voyager.txt
gpio.txt                      nmi_watchdog.txt           w1
highuid.txt                   nommu-mmap.txt             watchdog
HOWTO                         numastat.txt               wimax
hwmon                         oops-tracing.txt           x86
hw_random.txt                 parisc                     zh_CN
i2c                           parport-lowlevel.txt       zorro.txt

内核书籍：

LDK：LINUX内核设计与实现

ULK：深入理解LINUX内核

LDD：LINUX 设备驱动程序

LVMM:深入理解LINUX 虚拟内存管理

深入理解LINUX网络内幕

内核社区:

http://vger.kernel.org/vger-lists.html#linux-kernel

http://dir.gmane.org/gmane.linux.usb.general

https://www.kernel.org/

http://linux.chinaunix.net/

printk小结

 printk 消息级别定义

    #define KERN_EMERG   "<0>"   /*紧急事件，一般是系统崩溃之前的提示消息*/
    #define KERN_ALERT   "<1>"   /*必须立即采取行动*/
    #define KERN_CRIT    "<2>"   /*临界状态，通常涉及严重的硬件或者软件操作失败*/
    #define KERN_ERR     "<3>"   /*用于报告错误状态，设备驱动会经常使用KERN_ERR来报告硬件错误*/
    #define KERN_WARNING "<4>"   /*对可能出现问题的情况进行警告，这类情况通常不会对系统造成严重问题 */
    #define KERN_NOTICE  "<5>"   /*有必要进行提示的正常情形，许多与安全相关的状况用这个级别进行汇报*/
    #define KERN_INFO    "<6>"   /*内核提示性信息，很多驱动程序在启动的时候以这个级别打印找到的硬件信息*/
    #define KERN_DEBUG   "<7>"   /*用于调试信息*/

  使用方法
    printk(KERN_ALERT "XXXXXX",XXXX);
 /proc/sys/kernel/printk
     该文件可以调节printk的输出等级，文件中有四个数字值。
    ()  控制台日志级别：优先级高于该值的消息将被打印至控制台。
    ()  默认的消息日志级别：用该优先级来打印未定义优先级的消息。
    () 最低的控制台日志级别：控制台日志界别可被设置的最小值。
    () 默认的控制台日志级别：控制台日志级别的默认值。
 通过如下命令可以使得Linux内核的任何printk都被输出到控制台
    #echo  > /proc/sys/kernel/printk

 5. cat /proc/kmsg
    这个文件用于检索用printk生成的内核消息。任何时刻只能有一个具有超级用户权限的进程可以读取这个文件。也可以用系统调用syslog检索这些消息。
    通常使用工具dmesg或守护进程klogd检索这些消息。

printk---------------->log buffer  --------------->klogd---------------->syslogd------->文件

printk---------------->log buffer  --------------->klogd---------------->文件

printk---------------->log buffer------------------>dmesg

内核模块:
   OOPS：LINUX 系统崩溃,LINUX 不能使用

1.EIP
2.CALL TRACE
3.OBJDUMP 反汇编 EIP

GDB调试内核：

[root@localhost linux-2.6.32]# pwd
  /usr/src/kernels/linux-2.6.32
 [root@localhost linux-2.6.32]# gdb vmlinux /proc/kcore

刷新GDB缓存：

(gdb) core-file /proc/kcore
 [New process 1]
 Core was generated by `ro root=LABEL=/ rhgb quiet'.
 #0 0x0000000000000000 in per_cpu.irq_stack_union ()

(gdb) print jiffies
$11 = -109 '\223'

(gdb) core-file /proc/kcore
[New process 1]
Core was generated by `ro root=LABEL=/ rhgb quiet'.
#0 0x0000000000000000 in per_cpu.irq_stack_union ()
(gdb) print jiffies
$12 = 42 '*'

其他内核调试器：

KGDB

http://blog.csdn.net/hejinjing_tom_com/article/details/9932451

KDB

KPROBES

KDUMP

硬件调试器

BDM/JTAG

SysRq:

 

0-9 设定终端输出的内核 log 优先级

b 立即重启系统
c 内核live reboot，并输出错误信息
d 显示所有排它锁
e 向除 init 外进程发送 SIGTERM 信号，让其自行结束
f 人为触发 OOM Killer (out of memory)
g 当进入内核模式时，以 framebuttter 代替输出
h 输出帮助
i 向除 init 以外所有进程发送 SIGKILL 信号，强制结束进程
k 结束与当前控制台相关的全部进程
m 内存使用信息
n 重置所有进程的 nice（优先级）
o 关机
p 输出cpu 寄存器信息
q Display all active high-resolution timers and clock sources.
r 把键盘设置为 ASCII 模式，使按键可以穿透 x server 捕捉传递给内核
s 同步缓冲区数据到硬盘
t 输出进程列表
u 重新挂载所有文件系统为只读模式
v 输出 Voyager SMP 处理信息
w 输出 block（d状态）进程列表

 

 

hello.c 内核模块编绎

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

static int init_hello_4(void)
{
   printk(KERN_ALERT "Hello, world 4 ");
   return ;
}

static void cleanup_hello_4(void)
{
   printk(KERN_ALERT "Goodbye, world 4 ");
}

module_init(init_hello_4);
module_exit(cleanup_hello_4);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Playmud");
MODULE_DESCRIPTION("Test only!");

配置Makefile和执行ko编译

[root@server1 ~]#  echo "obj-m:=hello.o" > Makefile

[root@server1 ~]# make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd` modules
  make: Entering directory `/usr/src/kernels/2.6.32-431.23.3.el6.x86_64'
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
  make: Leaving directory `/usr/src/kernels/2.6.32-431.23.3.el6.x86_64'

/lib/modules/`uname -r`/build
就是本地机子的module编译配置目录

不是为正在运行的内核编译模块：
make -C M=`pwd`
为正在运行的内核编译模块:
make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd` modules

printk没有在console上打印出提示，通过

[root@server1 ~]# dmesg |tail -1
  Hello, world

可以查到，具体配置可以查看
vim /etc/syslog.conf

sysrq
     常使用的魔术键：
     echo  >/proc/sys/kernel/sysrq 打开sysrq功能

     echo 't' >/proc/sysrq-trigger   打印进程栈，调试时很有用

     echo 'c' >/proc/sysrq-trigger  常常用来测试dump模式

printk打印不能显示到终端的问题
　　【原型】
　　int printk(const char * fmt,…);
　　【示例】
　　与大多数展示printf的功能一样，我们也用一个helloworld的程序来演示printk的输出：
　　编写一个内核模块：
　　#include
　　#include
　　#if CONFIG_MODVERSIONS==1
　　#define MODVERSIONS
　　#include
　　#endif
　　MODULE_LICENSE("GPL");
　　int init_module()
　　{
　　printk("hello.word-this is the kernel speaking\n");
　　return ;
　　}
　　void cleanup_module()
　　{
　　printk("Short is the life of a kernel module\n");
　　}
　　保存为文件hello.c
　　编写一个Makefile:
　　CC=gcc
　　MODCFLAGS:=-O6 -Wall -DMODULE -D__KERNEL__ -DLINUX
　　hello.o:hello.c /usr/include/linux/version.h
　　$(CC) $(MODCFLAGS) -c hello.c
　　echo insmod hello.o to turn it on
　　保存为文件Makefile
　　执行make
　　我们可以看到生成了一个hello.o的内核模块，我们想通过这个模块在插入内核的时候输出
　　"hello.word-this is the kernel speaking"
　　这样一条信息。
　　然后我们开始：
　　[root@localhost root]# insmod hello.o
　　[root@localhost root]#
　　并没有输出任何消息。why?
　　这也是printf和printk的一个不同的地方
　　用printk，内核会根据日志级别，可能把消息打印到当前控制台上，这个控制台通常是一个字符模式的终端、一个串口打印机或是一个并口打印机。这些消息正常输出的前提是──日志输出级别小于console_loglevel（在内核中数字越小优先级越高）。
　　没有指定日志级别的printk语句默认采用的级别是 DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL（这个默认级别一般为<>,即与KERN_WARNING在一个级别上），其定义在linux26/kernel/printk.c中可以找到
　　日志级别一共有8个级别，printk的日志级别定义如下（在include/linux/kernel.h中）：
　　#define KERN_EMERG    0
　　#define KERN_ALERT    1
　　#define KERN_CRIT     2
　　#define KERN_ERR      3
　　#define KERN_WARNING  4
　　#define KERN_NOTICE   5
　　#define KERN_INFO     6
　　#define KERN_DEBUG    7
　　现在我们来修改hello.c程序，使printk的输出级别为最高：
　　printk("<0>""hello.word-this is the kernel speaking\n");
　　然后重新编译hello.o,并插入内核：
　　[root@localhost root]# insmod hello.o
　　[root@localhost root]#
　　Message from syslogd@localhost at Sat Aug  ::  ...
　　localhost kernel: hello.word-this is the kernel speaking
　　hello,world信息出现了。
　　其实printk始终是能输出信息的，只不过不一定是到了终端上。我们可以去
　　/var/log/messages这个文件里面去查看。
　　如果klogd没有运行，消息不会传递到用户空间，只能查看/proc/kmsg
　　通过读写/proc/sys/kernel/printk文件可读取和修改控制台的日志级别。查看这个文件的方法如下：
　　#cat /proc/sys/kernel/printk
　　上面显示的4个数据分别对应控制台日志级别、默认的消息日志级别、最低的控制台日志级别和默认的控制台日志级别。
　　可用下面的命令设置当前日志级别：
　　# echo  > /proc/sys/kernel/printk
　　这样所有级别<,(-)的消息都可以显示在控制台上.