第十八章读书笔记——调试
第十八章 调试
准备开始
准备工作需要的是：
- 一个bug
- 一个藏匿bug的内核版本
- 相关内核代码的知识和运气
内核中的bug
内核bug的原因可能有：
- 错误代码
- 同步时发生的错误，例如共享变量锁定不当
- 错误的管理硬件
内核bug发作的症状可能有：
- 降低所有程序的运行性能
- 毁坏数据
- 使得系统处于死锁状态
通过打印来调试
这里说的打印是指的内核的格式化打印函数printk()，因为它有自己的一些特殊的功能：
健壮性：健壮性的意思是，在任何时候，任何地方都能调用它
- 在中断上下文和进程上下文中被调用
- 在任何持有锁时被调用
- 在多处理器上同时被调用，并且不必使用锁。
弹性极佳
记录缓冲区
内核消息是保存在一个环形队列中，这个环形队列就是它的记录缓冲区
内核在同一时间只能保存16kb的内核消息，再多的话新消息就会覆盖老消息，读写都是按照环形队列方式操作的
优点：
- 健壮性：在中断上下文中也可以方便的使用
- 简单性：使记录维护起来更容易
缺点：可能会丢失消息
syslogd和klogd:这是两个用户空间的守护进程，klogd从记录缓冲区中获取内核消息，再通过syslogd守护进程将他们保存在系统日志文件中。
klogd
可以从/proc/kmsg文件中，也可以通过syslog()系统调用读取这些消息，默认是/proc方式
两种情况klogd都会阻塞，知道有新的内核消息可供读出，唤醒之后默认处理是将消息传给syslogd
可以通过-c标志来改变终端的记录等级
syslogd
将它接收到的所有消息添加到一个文件中，默认是/var/log/messages
oops
oops是内核告知用户有不幸发生的最常用的方式
内核很难自我修复，也不能将自己杀死，只能发布oops
- 向终端上输出错误消息
- 输出寄存器中保存的信息
- 输出可供跟踪的回溯线索
通常发送完oops之后，内核会处于一种不稳定状态
oops发生的时机：
- 发生在中断上下文：内核无法继续，会陷入混乱，导致系统死机
- 发生在idle进程或init进程（0号进程和1号进程），同上
- 发生在其他进程运行时，内核会杀死该进程并尝试着继续执行
oops发生的可能原因： - 内存访问越界
- 非法的指令
oops中包含的重要信息：寄存器上下文和回溯线索
神奇的系统请求键
这个功能可以通过定义CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置选项来启用
SysRq（系统请求）键在大多数键盘上都是标准键
该功能被启用时，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
内核调试器的传奇
gdb:
可以使用标准的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：
局限性：
- 没有办法修改内核数据
- 不能单步执行内核代码
kgdb:
是一个补丁 ，可以让我们在远程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：仪态运行带有kgdb补丁的内核，第二胎通过串行线使用gdb对第一台进行调试
通过kgdb，gdb的所有功能都能使用: - 读取和修改变量值
- 设置断点
- 设置关注变量
- 单步执行
探测系统
使用uid作为选择条件:一般情况下，加入特性时，只要保留原有的算法而把新算法加入到其他位置上，基本就能保证安全
使用条件变量：
如果代码与进程无关，或者希望有一个针对所有情况都能使用的机制来控制某个特性，可以使用条件变量
使用统计量：
这种方法常用于使用者需要掌握某个特定事件的发生规律的时候
方法是创建统计量，并提供某种机制访问其统计结果
重复频率限制
当系统的调试信息过多的时候，有两种方式可以防止这类问题发生：
重复频率限制
发生次数限制
- 重复频率限制
- 发生次数限制
总结：
这一章中 ，学到了有关内核bug和调试的很多知识。
