[導(dǎo)讀] 剛剛開始做Linux相關(guān)開發(fā)工作時(shí)，深感Linux內(nèi)核代碼龐大，要加些自己的驅(qū)動(dòng)進(jìn)內(nèi)核代碼樹，常常深陷bug的泥沼難以自拔，今天來(lái)分享一下內(nèi)核調(diào)試?yán)鱬rintk的使用心得。

前面一段時(shí)間很忙，后期更文頻率會(huì)漸漸回歸正常頻率，盡量會(huì)保證每周一到兩更。感謝各位朋友的關(guān)注而沒(méi)有棄我而去，我定不負(fù)厚愛(ài)，會(huì)持續(xù)輸出些日常技術(shù)工作中的心得體會(huì)，如對(duì)朋友們有些許幫助，也煩請(qǐng)幫忙點(diǎn)個(gè)贊或者在看(這并不會(huì)對(duì)各位有何不利的影響哈～～～)，這也是對(duì)我堅(jiān)持持續(xù)輸出的大大激勵(lì)！

printk初接觸

Linux內(nèi)核啟動(dòng)之后常會(huì)看見(jiàn)很多信息打印出來(lái)，這在底層是printk子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)現(xiàn)代碼在./kernel/printk/中實(shí)現(xiàn)的。

一個(gè)小小的打印，對(duì)于內(nèi)核而言也需要考慮很多方面，需要考慮到多核、中斷、緩沖以及用戶空間接口。對(duì)于用戶空間接口很多朋友或許會(huì)很疑惑。

其中/dev/kmsg字符設(shè)備就是printk子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)核打印字符設(shè)備。如果利用文件操作寫這個(gè)設(shè)備就最終會(huì)以printk形式輸出，如果讀這個(gè)設(shè)備最終就會(huì)返回printk歷史，你如不信不妨用這個(gè)命令試試:

cat/dev/kmsg

看到這里或許有朋友會(huì)問(wèn)，為啥有的文章提到用/proc/kmsg去讀取內(nèi)核打印緩沖區(qū)的日志用以調(diào)試。來(lái)分析一下：

/proc/kmsg

/proc/kmsg僅為root用戶提供內(nèi)核日志緩沖區(qū)的只讀操作。等效于通過(guò)SYSLOG_ACTION_READ操作調(diào)用[syslog(2)]。

一個(gè)進(jìn)程必須具有超級(jí)用戶特權(quán)才能讀取此文件，并且只有一個(gè)進(jìn)程應(yīng)讀取該文件。如果正在運(yùn)行使用syslog(2)系統(tǒng)調(diào)用記錄內(nèi)核消息的syslog進(jìn)程，則不應(yīng)讀取該文件。

這里補(bǔ)充說(shuō)一點(diǎn)是，/proc文件系統(tǒng)本質(zhì)上是偽文件系統(tǒng)，它提供了內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。它一般掛載在/proc上。通常情況下，它是由系統(tǒng)自動(dòng)掛載的的，但是也可以使用以下命令手動(dòng)安裝：

mount-tprocproc/proc

大部分位于/proc下的文件屬于只讀特性，但也有少部分是可寫的。但是對(duì)于/proc/kmsg而言則是只讀的。

/dev/kmsg

/dev/kmsg提供對(duì)同一內(nèi)核日志緩沖區(qū)的訪問(wèn)，但以一種更易于使用的方式。每次打開都會(huì)對(duì)讀取進(jìn)行跟蹤，因此可以并行讀取多個(gè)進(jìn)程，并且在讀取條目時(shí)不會(huì)將其從緩沖區(qū)中刪除。/dev/kmsg還提供對(duì)日志緩沖區(qū)的寫訪問(wèn)權(quán)，因此可用于將條目添加到日志緩沖區(qū)。

那么為什么兩者都存在，以及為什么一個(gè)存在于/proc中和而另一個(gè)存在于/dev中，/proc/kmsg是歷史設(shè)計(jì)，而/dev/kmsg是較新引入的，被設(shè)計(jì)為日志緩沖區(qū)的可用接口。該接口也實(shí)現(xiàn)了用戶空間添加記錄進(jìn)內(nèi)核日志系統(tǒng)的可能。

其代碼實(shí)現(xiàn)也可以簡(jiǎn)單

printk使用

printk怎么打印的呢？想必做嵌入式開發(fā)的一定熟悉printf函數(shù)，那么從范式上printk也比較類似，但也有很多不同。且看：

內(nèi)核打印，界定了日志級(jí)別，其語(yǔ)法范式：

printk([KERN_LOG_LEVEL]"Message:%s
",arg);

比如：

printk(KERN_DEBUG“Hereis:%s:%i
”,__FILE__,__LINE__);

那么有哪些日志級(jí)別，又各有何區(qū)別呢？

日志級(jí)別

對(duì)于這個(gè)表，或許剛使用時(shí)會(huì)不知所措，這么多級(jí)別到底該傳入什么級(jí)別呢？我的理解如果是自己定義的驅(qū)動(dòng)按照字面意思理解，靈活使用即可。唯一需要注意的時(shí)候，不同的級(jí)別打印或許在控制臺(tái)會(huì)有不同的體現(xiàn)，這取決于控制臺(tái)打印的配置。

格式化

下面內(nèi)容來(lái)源于./Documentation/printk-formats.txt,整理于此方便使用：

• 基本變量

注意：內(nèi)核打印不支持浮點(diǎn)，%n也不支持，%e, %f, %g, %a也不支持，如使用了會(huì)導(dǎo)致WARN。

• 指針

除上面描述的這些格式化，printk還支持格式化打印塊設(shè)備名、IPv4、IPv6地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬性、MAC/FDDI地址、UUID/GUID地址等等。如需要用到可查閱該文檔獲取更為詳細(xì)的信息。

修改控制臺(tái)打印級(jí)別

運(yùn)行時(shí)修改

在調(diào)試過(guò)程中，或許會(huì)發(fā)現(xiàn)有的printk信息沒(méi)有打印出來(lái)，那么肯定是默認(rèn)運(yùn)行中內(nèi)核控制臺(tái)printk打印級(jí)別低于代碼中使用的級(jí)別，那么如果不想重新編譯內(nèi)核，有沒(méi)有辦法動(dòng)態(tài)修改呢？來(lái)看看怎么修改：

在/proc/sys/kernel/printk文件中，有4個(gè)屬性分別對(duì)應(yīng)：

• 當(dāng)前控制臺(tái)日志級(jí)別
• 默認(rèn)日志級(jí)別
• 最小日志級(jí)別
• 啟動(dòng)階段默認(rèn)日志級(jí)別

使用下面命令可以當(dāng)前控制臺(tái)printk日志級(jí)別：

echo6>/proc/sys/kernel/printk

這里傳入6，表示小于6級(jí)別的打印都將會(huì)被打印出來(lái)。這里可以根據(jù)需要傳入不同的值。取值參見(jiàn)前表<日志級(jí)別>。如想將所有的信息都打印出來(lái)，傳入8即可，如：

echo8>/proc/sys/kernel/printk

如果你想將這些打印記錄進(jìn)一個(gè)文件，則可以使用klogd進(jìn)行重定向，比如：

klogd-o-f./kernel.msg

編譯修改

如果你想將某一模塊的內(nèi)核打印在編譯時(shí)使能，這樣做的好處是在模塊加載過(guò)程中的所有的信息在控制臺(tái)都可以看到，你還可以增加你感興趣的代碼添加打印信息，用以輔助調(diào)試。這怎么實(shí)現(xiàn)呢？

這里需要去看看你的內(nèi)核模塊代碼是以何種方式去調(diào)用printk的，比如有的代碼這樣調(diào)用：

staticinttea5764_i2c_probe(structi2c_client*client,
conststructi2c_device_id*id)
{
structtea5764_device*radio;
structv4l2_device*v4l2_dev;
structv4l2_ctrl_handler*hdl;
structtea5764_regs*r;
intret;

PDEBUG("probe");
.....

這里的PDEBUG其實(shí)就是printk的一種宏重包裝：

#definePINFO(format,...)
printk(KERN_INFOKBUILD_MODNAME":"
DRIVER_VERSION":"format"
",##__VA_ARGS__)
#definePWARN(format,...)
printk(KERN_WARNINGKBUILD_MODNAME":"
DRIVER_VERSION":"format"
",##__VA_ARGS__)
#definePDEBUG(format,...)
printk(KERN_DEBUGKBUILD_MODNAME":"
DRIVER_VERSION":"format"
",##__VA_ARGS__)

還有的是這樣：

staticintad9467_spi_read(structspi_device*spi,unsignedreg)
{
unsignedcharbuf[3];
intret;

if(spi){
buf[0]=0x80|(reg>>8);
buf[1]=reg&0xFF;

ret=spi_write_then_read(spi,&buf[0],2,&buf[2],1);

dev_dbg(&spi->dev,"%s:REG:0x%XVAL:0x%X(%d)
",
__func__,reg,buf[2],ret);

if(retdev,"spi_write_then_readfailed%s:REG:0x%XVAL:0x%X(%d)
",
__func__,reg,buf[2],ret);
returnret;
}


returnbuf[2];
}
return-ENODEV;
}

dev_dbg其本質(zhì)上也是調(diào)用的printk,來(lái)看看,在./include/linux/device.h中

#ifdefined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
#definedev_dbg(dev,fmt,...)
dynamic_dev_dbg(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#elifdefined(DEBUG)
#definedev_dbg(dev,fmt,...)
dev_printk(KERN_DEBUG,dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#else
#definedev_dbg(dev,fmt,...)
({
if(0)
dev_printk(KERN_DEBUG,dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__);
})
#endif

要把這些調(diào)試信息從控制臺(tái)給打印出來(lái)，可以這樣做：

• 修改一下默認(rèn)打印機(jī)別，在./inlcude/linux/printk.h中，直接修改其默認(rèn)值，8表示全放出來(lái)。

#defineCONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT8//CONFIG_CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT
#defineCONSOLE_LOGLEVEL_QUIETCONFIG_CONSOLE_LOGLEVEL_QUIET

• 在模塊頂端添加宏定義

/*添加宏定義DEBUG開關(guān)*/
#defineDEBUG
#include
#include
#include

當(dāng)然，你也可以通過(guò)makefile來(lái)定義這個(gè)宏，找到你模塊所在的模塊，添加如下語(yǔ)句：

DEBUG=y

推薦使用device.h中的定義的一系列宏，對(duì)應(yīng)了不同日志級(jí)別。

#definedev_emerg(dev,fmt,...)
_dev_emerg(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_crit(dev,fmt,...)
_dev_crit(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_alert(dev,fmt,...)
_dev_alert(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_err(dev,fmt,...)
_dev_err(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_warn(dev,fmt,...)
_dev_warn(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_notice(dev,fmt,...)
_dev_notice(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)
#definedev_info(dev,fmt,...)
_dev_info(dev,dev_fmt(fmt),##__VA_ARGS__)

這有什么好處呢，因?yàn)檫@樣可以將模塊的設(shè)備名給打印出來(lái)。比如我在調(diào)試一個(gè)IIO設(shè)備時(shí)，其關(guān)聯(lián)的SPI控制接口到底發(fā)了些什么控制命令，通過(guò)這種方式就可以非常清楚的看到驅(qū)動(dòng)調(diào)用了什么設(shè)備，寫了哪些寄存器，寫的什么值。

ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0x5VAL:0x1(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0xDVAL:0x0(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0x5VAL:0x3(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0xFFVAL:0x1(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0xFFVAL:0x0(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0x5VAL:0x2(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0xDVAL:0x0(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0x5VAL:0x3(0)
ad9467spi1.0:ad9467_spi_write:REG:0xFFVAL:0x1(0)

仍然沒(méi)有看到？

如果你配了這些，甚至編譯了，可是你還是沒(méi)有看到打印信息，那么可能printk沒(méi)有使能，在哪里使能呢？

CONFIG_PRINTK宏是內(nèi)核打印的編譯開關(guān)，大概率是這個(gè)配置沒(méi)有使能。

總結(jié)一下

內(nèi)核模塊的調(diào)試還有很多其他的手段，printk則是一個(gè)非常高效的調(diào)試手段，所有如何比較好的利用printk進(jìn)行打印調(diào)試，是做內(nèi)核模塊調(diào)試一個(gè)必要掌握的手段，至于printk的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)也較為復(fù)雜，這塊代碼則沒(méi)有必要深究，當(dāng)然如果從學(xué)習(xí)的角度去分析分析其代碼如何實(shí)現(xiàn)的，也是不錯(cuò)的。好了，本期就分享到這里，咱們下期見(jiàn)～