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Linux内核调试技巧之Printk

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简介：
本篇文章深入讲解了在Linux系统中使用Printk进行内核调试的方法和技巧，帮助开发者更高效地定位和解决问题。 在基于S3C2440的Linux内核调试技术中，最简单的就是使用printk函数了。它的用法与C语言应用程序中的printf类似，在应用程序中依靠的是stdio.h库，而Linux内核没有这个库，因此在Linux内核中使用printk需要对内核实现有一定的了解。 printf和printk的区别在于：printk会在信息开头处加上这样的字符（其中N的范围是0到7），表示该信息的重要性级别。当printk(……)中的n小于console_loglevel时，这条信息才会被打印出来。 在Linux内核文件Printk.c (kernel)中，可以进一步了解和实现这些功能。

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  • Linux内核调试技巧之Printk
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    本篇文章深入讲解了在Linux系统中使用Printk进行内核调试的方法和技巧，帮助开发者更高效地定位和解决问题。 在基于S3C2440的Linux内核调试技术中，最简单的就是使用printk函数了。它的用法与C语言应用程序中的printf类似，在应用程序中依靠的是stdio.h库，而Linux内核没有这个库，因此在Linux内核中使用printk需要对内核实现有一定的了解。 printf和printk的区别在于：printk会在信息开头处加上这样的字符（其中N的范围是0到7），表示该信息的重要性级别。当printk(……)中的n小于console_loglevel时，这条信息才会被打印出来。 在Linux内核文件Printk.c (kernel)中，可以进一步了解和实现这些功能。
     
  • Linux内核调试技巧汇总
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    本文章全面总结了针对Linux内核调试的各种实用技巧与方法，旨在帮助开发者解决复杂的技术问题，提升系统稳定性。 一 调试前的准备 二 内核中的bug 三 内核调试配置选项 1. 内核配置 2. 调试原子操作 四 引发bug并打印信息 1 BUG()和BUG_ON() 2 dump_stack() 五 printk() 1 printk函数的健壮性 2 printk函数脆弱之处 3 LOG等级 4 记录缓冲区 5 syslogd/klogd 6 dmesg 七 strace 八 OOPS 1 ksymoops 2 kallsyms 3 Kdump 九 KGDB 1 kgdb的调试原理 2 Kgdb的安装与设置 3 在VMware中搭建调试环境 4 kgdb的一些特点和不足 十 使用SkyEye构建Linux内核调试环境 1 SkyEye的安装和μcLinux内核编译 2 使用SkyEye调试 3 使用SkyEye调试内核的特点和不足 十一 KDB 1 入门 2 初始化并设置环境变量 3 激活 KDB 4 KDB 命令 5 技巧和诀窍 6 结束语 十二 Kprobes 1 安装 2 编写Kprobes模块 3 使用Kprobes更好地进行调试
     
  • 编译Linux内核和调试内核模块
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    本课程深入讲解了如何在Linux系统中编译内核及调试内核模块的技术细节与实战技巧，适合有志于深入理解操作系统底层机制的开发者学习。 本段落详细介绍了编译Linux内核及调试内核模块的过程，旨在帮助读者掌握相关的基本方法和技术。 1. 获取内核源码：文章讲解了如何从网络下载Linux内核的源代码，并将其解压缩到usrsrc目录下。 2. 配置内核选项：文中详细介绍了配置各种内核选项的方法，包括Device Drivers、File systems和Kernel hacking等模块设置的过程。 3. 编译内核：文章解释了如何使用make menuconfig、make、make modules、make modules_install以及make install命令来编译Linux内核。 4. 添加kgdb支持补丁：文中说明了添加kgdb调试工具到Linux内核的方法，以增强其调试功能。 5. 内核调试技术：文章描述了如何利用kgdb进行内核的调试操作，包括设置断点、单步执行和查看寄存器值等技巧。 6. 编译与测试内核模块：文中指导读者学习如何编译并加载Linux内核模块，并提供了相关的调试步骤。 7. Linux内核的基本架构：文章概述了Linux内核的组成部分，包括源代码结构、设备驱动程序和内核模块等方面的内容。 8. 安装与配置新编译的内核：本段落详细介绍了安装新的Linux内核版本以及设置启动项的相关过程。 以上内容为读者提供了全面且实用的知识点及经验分享，帮助他们快速掌握相关的技术技能。
     
  • Linux KGDB 内核模块调试
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    简介：Linux KGDB是一款用于内核级调试的强大工具，它允许开发者通过远程连接的方式深入分析和修复运行中的Linux内核问题。 【KGDB调试内核模块详解】 1.1 前言：KGDB（Kernel-based Global Debugger）是Linux内核提供的一种远程调试工具，允许开发者在一台主机上通过网络或串口连接到另一台目标机进行内核级别的调试。这种调试方式尤其适用于无法直接在目标机上进行交互的情况，例如嵌入式系统或硬件故障限制。 1.2 系统环境：调试内核模块通常需要两个环境：一个是运行待调试内核的目标机（Target），另一个是用于运行调试器的开发机（Develop）。两台机器都需要有相应的Linux操作系统，并且开发机需要具备调试工具，如GDB（GNU Debugger）。 1.3 系统安装与配置： 1.3.1 Target端虚拟机配置：确保目标虚拟机已经安装了所需的内核源代码并正确配置。此外，需确认虚拟机设置允许从外部进行调试，比如通过串口或网络接口。 1.3.2 Target内核编译配置支持KGDB：在配置内核时打开“Kernel hacking”选项，并启用与KGDB相关的配置项。“Kernel debugging”， KGDB: kernel debugger, 和 KGDB serial support等选项需要被选中，以确保KGDB功能正常工作。 1.3.3 Target启动文件配置：编辑`/boot/grub/menu.lst`文件，添加启动参数来启用KGDB。通常包含如 `kgdboc=ttyS0,115200`的选项，指定使用串口0，并设置波特率115200。 1.3.4 Develop环境配置：在开发机上安装GDB和相应的内核调试头文件；配置网络连接或串口通信以与目标机建立调试链接。 1.4 内核启动模块调试过程： 1.4.1 在Target机器上启动时，选择包含KGDB参数的内核版本。 1.4.2 在Develop机上运行GDB并连接到Target机上的调试端口。当Target机器上的内核启动后，在Develop机暂停内核执行，并逐步进行、查看寄存器状态和分析内存等操作。 1.5 内核模块调试：成功加载内核之后，可以通过KGDB来加载并调试内核模块。确保该模块已编译为调试版本；在Develop机器上使用GDB加载它，设置断点继续执行观察其行为。在此过程中可以检查变量值、跟踪函数调用甚至修改运行时的内存内容。 通过细心配置和熟练运用，KGDB提供了强大的内核级调试能力，在排查bug理解内核行为以及优化系统性能方面非常有用。这使得开发者能够更有效地定位并解决与Linux内核相关的问题，并提升系统的稳定性和效率。
     
  • [Linux内核精进之路]
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    《Linux内核精进之路》是一本深入探讨Linux操作系统核心机制与优化策略的技术书籍，旨在帮助读者理解并掌握内核开发技巧。 《Linux内核修炼之道》由华清远见嵌入式培训中心的任侨编写，提供高清文字版。
     
  • Linux内核设备驱动调试技术笔记整理
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    本笔记详细记录了作者在研究和实践Linux内核设备驱动开发过程中的调试技巧与心得，适用于希望深入理解内核机制的技术人员。 ************* * 内核调试技术 ************* 1. 与内核调试相关的配置选项 在内核的配置选项中，有一系列用于调试的设置项集中在“kernel hacking”菜单里。其中最重要的是： CONFIG_DEBUG_KERNEL：启用其他调试功能的前提条件，但选中它并不会自动开启所有调试特性。 具体的每个选项说明可以参考相关技术文档或通过menuconfig的帮助信息进行查看。 2. 使用宏控制printk调试语句 配合Makefile的使用，在C语言文件中定义特定于项目的调试输出，从而实现对debug消息的全局管理。 3. strace工具的应用 strace是一个强大的Linux命令行工具，用于追踪程序执行时与内核进行的所有系统调用和接收到的信号。它对于诊断应用程序问题非常有用，并能帮助开发人员理解进程的行为细节。
     
  • Linux下GDB调试技巧详述
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    本文详细介绍了在Linux环境下使用GDB进行程序调试的各种技巧和方法，帮助开发者更高效地定位并解决代码中的问题。 在Linux环境中，GDB（GNU调试器）是一个强大的工具，用于调试C、C++以及其他支持的语言编译的程序。本段落将深入探讨如何使用GDB进行有效的程序调试，涵盖其核心命令、设置断点、查看堆栈信息以及分析内存和数据。 1. **GDB基本命令** - `run`：启动程序或继续执行。 - `break` 或 `b`：在特定行号或函数名上设置断点。如 `b function_name` 或者 `b line_number` - `continue` 或 `c`：继续运行直到下一个断点处或者程序结束 - `next` 或 `n`：单步执行，但不会进入被调用的函数内部。 - `step` 或 `s`：与 next 类似，但在遇到函数调用时会进入到该函数中去进行调试。 - `quit` 或 `q`: 退出GDB - `print` 或 `p` ：打印变量值。如使用命令 p variable_name 打印出变量的当前值。 - `display`：持续显示指定变量的最新状态或内容。 - `undisplay`：取消之前设置为自动刷新显示的内容 - `info locals`: 显示当前作用域内的所有局部变量及其值。 - `info args` ：列出函数参数的详细信息和其对应的值。 - `info breakpoints` : 列出所有的断点及有关的信息，便于管理和查看 - `clear`：删除指定编号的断点。如 clear number 2. **设置断点** 在调试过程中可以使用 break 或 b 命令来设立断点，在特定行号或函数名处暂停程序执行以便进行检查和测试。 3. **运行程序** 首先通过 file 加载要调试的目标可执行文件，然后用 run 开始其执行流程。若有命令参数，则可以在run后面直接加上这些参数如 `run arg1 arg2` 之类的 4. **查看堆栈信息** - 使用 backtrace 或 bt 命令来显示当前的调用链路或路径。 - up：向上移动到上一级函数 - down: 向下移动至下一个被调用的函数。 5. **检查源文件和内存** 使用 list（l）命令查看程序中的源代码，包括特定行号或者方法名。同时还可以通过 `xn` 命令来观察指定大小字节范围内的数据或内存区域。 6. **读取与修改变量及寄存器信息** - 用 print 或 p 指令显示变量值；而 set variable 则用来改变某个特定变量的数值。 例如：set variable x = 5 - 使用 info registers 查看 CPU 寄存器的状态，了解程序执行期间这些硬件组件的情况。 7. **条件断点和观察点** 设置能够基于某些逻辑判断才触发的 break 点。比如 `b function_name if condition` 可以实现当满足某个特定条件下才会打断运行。 - 观察变量值变化：通过 watch variable_name 命令在该变量发生变更时暂停程序执行。 8. **GDB其他高级特性** 包括但不限于脚本化调试、远程连接调试以及信号处理等。如通过 .gdbinit 文件预先编写好一系列的调试步骤；利用 `target remote` 实现对非本地机器上的目标进行监视和控制。 - 用 handle 命令来管理不同的操作系统级事件（即信号）。 GDB 提供了全面且强大的功能用于Linux环境下的程序调试，掌握这些技巧有助于开发者更高效地定位问题并改进软件质量。进一步了解有关概念可以参考相关文档或教程。
     
  • 狂热内核之——Linux虚拟内存
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    本文探讨了Linux操作系统中虚拟内存的核心机制，包括地址转换、内存映射和页式管理等关键技术，深入剖析其高效管理和使用内存的方法。 目录 第一章 Linux底层分段分页机制 1.1 基于x86的Linux分段机制 1.2 基于x86的Linux分页机制 1.2.1 页全局目录和页表 1.2.2 线性地址到物理地址转换 1.2.3 线性地址字段处理 1.2.4 页表处理 1.3 扩展分页与联想存储器 1.4 Linux内存布局 1.5 内核空间和用户空间 1.5.1 初始化临时内核页表 1.5.2 永久内核页表的初始化 1.5.3 第一次进入用户空间 1.5.4 内核映射机制实例 1.6 固定映射的线性地址 1.7 高端内存内核映射 1.8 永久内存映射 1.9 临时内核映射 第二章 内核级内存管理系统 2.1 Linux页面管理 2.1.1 NUMA架构 2.1.2 内存管理区 2.2 伙伴系统算法 2.2.1 数据结构 2.2.2 块分配 2.2.3 块释放 2.3 Linux页面级内存管理 2.3.1 分配一组页面 2.3.2 释放一组页面 2.4 每CPU页面高速缓存 2.4.1 数据结构 2.4.2 通过每CPU页高速缓存分配页面 2.4.3 释放页面到每CPU 页面高速缓存 2.5 slab分配器 2.5.1 数据结构 2.5.2 分配/释放slab页面 2.5.3 增加slab数据结构 2.5.4 高速缓存内存布局 2.5.5 slab着色 2.5.6 分配slab对象 2.5.7 释放Slab对象 2.5.8 通用对象 2.5.9 内存池 2.6 非连续内存区 2.6 高端内存区回顾 2.6 非连续内存区的描述符 2.7 分配非连续内存区 2.8 释放非连续内存区 第三章 进程的地址空间 3.1 用户态内存分配 3.1 mm_struct数据结构 3.2 内核线程的内存描述符 3.3 线性区的数据结构 3.4 红-黑树算法 3.5 线性区访问权限 3.6 线性区的底层处理 3.7 查找给定地址的最邻近区 3.8 查找一个与给定的地址区间相重叠的线性区 3.9 查找一个空闲的地址区间 3.10 向内存描述符链表中插入一个线性区 3.7 分配线性地址区间 3.8 释放线性地址区间 3.9 do_munmap()函数 3.10 split_vma()函数 3.11 unmap_region()函数 3.4 创建和删除进程的地址空间 3.5 创建进程的地址空间 3.6 删除进程的地址空间 3.7 内核线程1号的地址空间 3.8 堆的管理 第四章 磁盘文件内存映射 4.1 内存映射的数据结构 4.2 内存映射的创建 4.3 内存映射的请求调页 4.4 刷新内存映射的脏页 4.5 非线性内存映射 第五章 页面回收 5.1 页框回收概念 5.2 选择目标页 5.3 PFRA设计 5.2 反向映射技术 5.3 匿名页的反向映射 5.4 优先搜索树 5.5 映射页的反向映射 5.
     
  • 《Linux内核精进之路》(PDF版)
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    本书《Linux内核精进之路》提供了一条深入理解Linux内核的工作原理和设计思想的道路，适合有志于系统开发或优化的程序员阅读。 《Linux内核修炼之道》（pdf版）是一本很好的学习内核的教程。
     
  • 基于QEMU的Linux内核调试环境搭建
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    本简介介绍如何使用QEMU虚拟机软件搭建一个用于Linux内核开发与调试的实验环境，包括硬件模拟、系统安装及调试技巧。 这里简单解释一下，我调试的内核版本是2.6.11.12。为什么选择这么“古老”的版本？原因很多，但主要的一个原因是手头有《Linux 内核完全注释》（ULK3），它正好对应的是这个内核版本，这可能是最好的理由了。而且，虽然说起来有些老旧，但这并不算过时，在当下还有许多人正通过学习早期的0.11版来深入理解操作系统原理。讨论关于版本的问题其实意义不大，只要觉得有用、能学到东西就好。 接下来我会尽量将遇到的一些棘手或关键问题详细说明出来，希望能帮助大家顺利搭建好自己的环境。祝你好运！ 你需要准备VMware或其他虚拟化工具（使用方法类似）。在VMware中进行操作时，请按照以下步骤来设置和安装相关软件及环境配置。