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[23021] 2014-08-29_Linux内核测试和调试（4）

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2014-08-29_Linux内核测试和调试（4） L i n u x   内 核 测 试 和 调 试 （ 4 ） L i n u x 中 国   2 0 1 4 - 0 8 - 2 9 自 动 测 试 工 具 这 里 列 出 一 些 能 满 足 不 同 需 求 的 测 试 工 具 供 你 选 择 。 本 小 节 只 是 简 单 介 绍 个 大 概 ， 并 不 提 供 详 细 操 作 指 南 。 A u T o T e s t A u T o T e s t   是 一 个 全 自 动 测 试 框 架 ， 存 在 的 主 要 目 的 就 是 测 试   L i n u x   内 核 ， 当 然 也 可 以 用 来 测 试 其 他 东 西 ， 比 如 测 试 一 块 新 硬 件 是 否 能 稳 定 工 作 。 A u T o T e s t   是 开 源 软 件 ， 以   G P L   方 式 授 权 ， 运 行 于   s e r v e r - c l i e n t   架 构 （ 即   C / S   架 构 ） 。 你 可 以 通 过 配 置   s e r v e r   端 来 对 运 行 了   c l i e n t   端 的 系 统 执 行 初 始 化 、 运 行 与 监 测 工 作 ， 也 可 以 自 己 在 目 标 系 统 上 让   c l i e n t   运 行 起 来 。 另 外 你 可 以 为 这 个 测 试 框 架 添 加 测 试 用 例 ， 详 情 请 参 考 A u T o T e s t   白 皮 书 。 L i n a r o   A u t o m a t e d   V a l i d a t i o n   A r c h i t e c t u r e L A V A   自 动 测 试 框 架 用 于 自 动 安 装 于 运 行 测 试 。 举 个 例 子 ： 你 在   L A V A   里 面 只 需 运 行 几 个 命 令 就 可 以 跑   L T P （ L C T T ： L i n u x   T e s t   P r o j e c t ， 中 文 是   L i n u x   测 试 计 划 ， S G I 发 起 并 由 I B M 负 责 维 护 ， 目 的 是 为 开 源 社 区 提 供 测 试 套 件 来 验 证 L i n u x 的 可 靠 性 、 健 壮 性 和 稳 定 性 ） 。 通 过   L A V A   命 令 可 以 自 动 为 你 安 装 L T P   所 需 要 的 所 有 依 赖 包 ， 下 载 源 码 、 编 译 编 码 、 将   L T P   安 装 到 某 个 独 立 的 地 方 ， 方 便 卸 载   L T P   时
能 移 除 所 有 二 进 制 文 件 。 安 装 好   L T P   后 ， 运 行   L A V A   命 令 时 添 加   ' l t p '   选 项 就 可 以 运 行   L T P   测 试 任 务 了 ， 它 会 将 测 试 结 果 以 文 件 方 式 保 存 下 来 ， 文 件 名 包 含 测 试 名 称 、 时 间 戳 。 这 些 测 试 结 果 可 以 留 着 供 以 后 参 考 。 这 是 个 发 现 软 件 退 化 （ 如 果 软 件 退 化 了 的 话 ） 的 好 方 法 。 下 面 列 出   L A V A   配 合   L T P   使 用 的 一 些 命 令 ： 显 示   L A V A   支 持 的 测 试 列 表 ： l a v a - t e s t   l i s t - t e s t s 安 装 测 试 套 件 ： l a v a - t e s t   i n s t a l l   l t p 运 行 测 试 ： l a v a - t e s t   r u n   l t p 查 看 结 果 ： l a v a - t e s t   r e s u l t s   s h o w   l t p - t i m e s t a m p . 0 卸 载 测 试 套 件 ： l a v a - t e s t   u n i n s t a l l   l t p 内 核 调 试 功 能 L i n u x   内 核 本 身 包 含 很 多 调 试 功 能 ， 比 如   k m e m c h e c k   和   k m e m l e a k 。 k m e m c h e c k k m e m c h e c k   是 一 个 动 态 检 查 工 具 ， 可 以 检 测 出 一 些 未 被 初 始 化 的 内 存 （ L C T T ： 内 核 态 使 用 这 些 内 存 可 能 会 造 成 系 统 崩 溃 ） 并 发 出 警 告 。 它 的 功 能 与   V a l g r i n d   类 似 ， 只 是   V a l g r i n d   运 行 在 用 户 态 ， 而 k m e m c h e c k e   运 行 在 内 核 态 。 编 译 内 核 时 加 上   C O N F I G _ K M E M C H E C K   选 项 打 开   k m e m c h e c k   调 试 功 能 。 你 可 以 阅 读   D o c u m e n t a t i o n / k m e m c h e c k . t x t   来 学 习 如 何 配 置 使 用 这 个 功 能 ， 以 及 如 何 看 懂 调 试 结 果 。 k m e m l e a k k m e m l e a k   通 过 类 似 于 垃 圾 收 集 器 的 功 能 来 检 测 内 核 是 否 有 内 存 泄 漏 问 题 。 而   k m e m l e a k   与 垃 圾 收 集 器 的 不 同 之 处 在 于 前 者 不 会 释 放 孤 儿 目 标 （ L C T T ： 不 会 再 被 使 用 的 、 应 该 被 释 放 而 没 被 释 放 的 内 存 区 域 ） ， 而 是 将 它 们 打 印 到   / s y s / k e r n e l / d e b u g / k m e m l e a k   文 件 中 。 用 户 态 的   V a l g r i n d   也 有 一 个 类 似 的 功 能 ， 使 用   - - l e a k - c h e c k   选 项 可 以 检 测 并 报 错 内 存 泄 漏 问 题 ， 但 并 不 释 放 这 个 孤 儿 内 存 。 编 译 内 核 时 使 用   C O N F I G _ D E B U G _ K M E M L E A K   选 项 打 开   k m e m c l e a k   调 试 功 能 。 阅 读   D o c u m e n t a t i o n / k m e m l e a k . t x t   来 学 习 怎 么 使 用 这 个 工 具 并 读 懂 调 试 结 果 。
内 核 调 试 接 口 L i n u x   内 核 通 过 配 置 选 项 、 调 试 用 的   A P I 、 接 口 和 框 架 来 支 持 动 态 或 静 态 的 调 试 。 我 们 现 在 就 好 好 学 习 学 习 这 些 牛 逼 的 功 能 ， 从 静 态 编 译 选 项 开 始 讲 。 调 试 配 置 选 项 ： 静 态 编 译 大 部 分   L i n u x   内 核 以 及 内 核 模 块 都 包 含 调 试 选 项 ， 你 只 要 在 编 译 内 核 或 内 核 模 块 的 时 候 添 加 这 个 静 态 调 试 选 项 ， 程 序 运 行 时 后 就 会 产 生 调 试 信 息 ， 并 记 录 在   d m e s g   缓 存 中 。 调 试 的   A P I 调 试   A P I   的 一 个 很 好 的 例 子 是   D M A - d e b u g ， 用 来 调 试 驱 动 是 否 错 误 使 用 了   D M A   提 供 的   A P I 。 它 会 跟 踪 每 个 设 备 的 映 射 关 系 ， 检 测 程 序 有 没 有 试 图 为 一 些 根 本 不 存 在 的 映 射 执 行 “ 取 消 映 射 ” 操 作 ， 检 测 代 码 建 立   D M A   映 射 后 可 能 产 生 的 “ 映 射 丢 失 ” 的 错 误 。 内 核 配 置 选 项 C O N F I G _ H A V E _ D M A _ A P T _ D E B U G   和   C O N F I G _ D M A _ A P I _ D E B U G   可 以 为 内 核 提 供 这 个 功 能 。 其 中 ， C O N F I G _ D M A _ A P I _ D E B U G   选 项 启 用 后 ， 内 核 调 用   D M A   的   A P I   的 同 时 也 会 调 用   D e b u g - d m a   接 口 。 举 例 来 说 ， 当 一 个 驱 动 调 用   d m a _ m a p _ p a g e ( )   函 数 来 映 射 一 个   D M A   缓 存 时 ， d m a _ m a p _ p a g e ( )   会 调 用 d e b u g _ d m a _ m a p _ p a g e ( )   函 数 来 跟 踪 这 个 缓 存 ， 直 到 驱 动 调 用   d m a _ u n m a p _ p a g e ( )   来 取 消 映 射 。 详 细 内 容 请 参 考 使 用   D M A   调 试   A P I   检 测 潜 在 的 数 据 污 染 和 内 存 泄 漏 问 题 。 动 态 调 试 动 态 调 试 功 能 就 是 你 可 以 决 定 在 程 序 运 行 过 程 中 是 否 要   p r _ d e b u g ( ) ,   d e v _ d b g ( ) ,   p r i n t _ h e x _ d u m p _ d e b u g ( ) ,   p r i n t _ h e x _ d u m p _ b y t e s ( )   这 些 函 数 正 常 运 行 起 来 。 什 么 意 思 ？ 当 程 序 运 行 过 程 中 出 现 错 误 时 ， 你 可 以 指 定 程 序 打 印 有 针 对 性 的 、 详 细 的 调 试 信 息 。 这 功 能 牛 逼 极 了 ， 我 们 不 再 需 要 为 了 添 加 调 试 代 码 定 位 一 个 问 题 ， 而 重 新 编 译 安 装 内 核 。 你 可 以 指 定   C O N D I F _ D Y N A M I C _ D E B U G   选 项 打 开 动 态 调 试 功 能 ， 然 后 通 过 / s y s / k e r n e l / d e b u g / d y n a m i c _ d e b u g / c o n t r o l   接 口 指 定 要 打 印 哪 些 调 试 日 志 。 下 面 分 别 列 出 代 码 级 别 和 模 块 级 别 打 印 日 志 的 操 作 方 法 ： 让   k e r n e l / p o w e r / s u s p e n d . c   源 码 第 3 4 0 行 的   p r _ d e b u g ( )   函 数 打 印 日 志 ： e c h o   ' f i l e   s u s p e n d . c   l i n e   3 4 0   + p '   >   / s y s / k e r n e l / d e b u g / d y n a m i c _ d e b u g / c o n t r o l 让 内 核 模 块 在 加 载 过 程 中 打 开 动 态 调 试 功 能 ： 使 用   m o d p r o b e   命 令 加 在 模 块 时 加 上   d y n d b g = ' p l m f t '   选 项 。 让 内 核 模 块 的 动 态 调 试 功 能 在 重 启 后 依 然 有 效 ： 编 辑   / e t c / m o d p r o b e . d / m o d n a m e . c o n f   文 件 （ 没 有 这 个 文 件 就 创 建 一 个 ） ， 添 加   d y n d b g = ' p l m f t '   选 项 。 然 而 对 于 哪 些 通 过   i n i t r a m f s   加 载 的 驱 动 来 说 ， 这 个 配 置 基 本 无 效 （ L C T T ： 免 费 奉 送 点 比 较 高 级 的 知 识 哈 。 系 统 启 动 时 ， 需 要 先 让   i n i t r a m f s   挂 载 一 个 虚 拟 的 文 件 系 统 ， 然 后 再 挂 载 启 动 盘 上 的 真 实 文 件 系 统 。 这 个 虚 拟 文 件 系 统 里 面 的 文 件 是   i n i t r a m f s   自 己 提 供 的 ， 也 就 是 说 你 在 真 实 的 文 件 系 统 下 面 配 置 了 / e t c / m o d p r o b e . d / m o d n a m e . c o n f   这 个 文 件 ， i n i t r a m f s   是 压 根 不 去 理 会 的 。 站 在 内 核 驱 动 的 角 度 看 ： 如 果 内 核 驱 动 在   i n i t r a m f s   过 程 中 被 加 载 到 内 核 ， 这 个 驱 动 读 取 到 的   / e t c / m o d p r o b e . d / m o d n a m e . c o n f   是 i n i t r a m f s   提 供 的 ， 而 不 是 你 编 辑 的 那 个 。 所 以 会 有 上 述 “ 写 了 配 置 文 件 后 重 启 依 然 无 效 ” 的 结 论 ） 。 对 于 这 种 刁 民 ， 呃 ， 刁 驱 动 ， 我 们 需 要 修 改   g r u b   配 置 文 件 ， 在   k e r n e l   那 一 行 添 加   m o d u l e . d y n d b g = ' p l m f t ' 参 数 ， 这 样 你 的 驱 动 就 可 以 开 机 启 动 动 态 调 试 功 能 了 。
想 打 印 更 详 细 的 调 试 信 息 ， 可 以 使 用   d y n a m i c _ d e b u g . v e r b o s e = 1   选 项 。 参 考   D o c u m e n t a t i o n / d y n a m i c - d e b u g - h o w t o . t x t   文 件 获 取 更 多 信 息 。 设 置 追 踪 点 到 目 前 为 止 ， 我 们 介 绍 了 多 种 动 态 和 静 态 调 试 方 法 。 静 态 调 试 选 项 和 静 态 调 试 钩 子 函 数 （ 比 如   D M A   D e b u g   A P I ） 需 要 的 编 译 过 程 打 开 或 关 闭 ， 导 致 了 一 个 难 过 的 事 实 ： 需 要 重 新 编 译 安 装 内 核 。 而 动 态 编 译 功 能 省 去 了 “ 重 新 编 译 ” 这 件 麻 烦 事 ， 但 是 也 有 不 足 的 地 方 ， 就 是 调 试 代 码 引 入 了 条 件 变 量 ， 用 于 判 断 是 否 打 印 调 试 信 息 。 这 种 方 法 可 以 让 你 在 程 序 运 行 时 决 定 是 否 打 印 日 志 ， 但 需 要 执 行 额 外 的 判 断 过 程 。 “ 追 踪 点 ” 代 码 只 会 在 程 序 运 行 过 程 中 使 用 “ 追 踪 点 ” 功 能 才 会 被 触 发 。 也 就 是 说 ， “ 追 踪 点 ” 代 码 与 上 述 说 的 两 种 方 法 都 不 一 样 。 当 用 不 到 它 时 ， 它 不 会 运 行 （ L C T T ： 动 态 调 试 的 话 ， 代 码 每 次 都 需 要 查 看 下 变 量 ， 然 后 判 断 是 否 需 要 打 印 日 志 ； 而 “ 追 踪 点 ” 貌 似 利 用 某 种 触 发 机 制 ， 不 需 要 每 次 都 去 查 看 变 量 ） 。 当 你 需 要 用 到 它 时 ， 程 序 的 代 码 会 把 “ 追 踪 点 ” 代 码 包 含 进 去 。 它 不 会 添 加 任 何 条 件 变 量 来 增 加 系 统 的 运 行 负 担 。 详 细 信 息 请 参 考 布 置 追 踪 代 码 的 小 技 巧 。 “ 追 踪 点 ” 的 原 理 追 踪 点 使 用 “ 跳 跃 标 签 ” ， 这 是 一 种 使 用 分 支 跳 转 的 编 码 修 正 （ c o d e   m o d i f i c a t i o n ） 技 术 。 当 关 闭 追 踪 点 的 时 候 ， 其 伪 代 码 看 起 来 时 这 样 的 ： [   c o d e 1   ] n o p b a c k : [   c o d e 2   ] r e t u r n ; t r a c e p o i n t : [   t r a c e p o i n t   c o d e   ] j m p   b a c k ; 当 打 开 追 踪 点 的 时 候 ， 其 伪 代 码 看 起 来 时 这 样 的 ： （ 注 意 追 踪 点 代 码 出 现 的 位 置 ） [   c o d e 1   ] j m p   t r a c e p o i n t b a c k : [   c o d e 2   ] r e t u r n ; t r a c e p o i n t : [   t r a c e p o i n t   c o d e   ] j m p   b a c k ; （ L C T T ： 咳 咳 ， 解 释 解 释 上 面 两 段 伪 代 码 吧 ， 能 看 懂 的 大 神 请 忽 略 这 段 注 释 。 不 使 用 追 踪 点 时 ， 代 码 运 行 过 程 是 ： c o d e 1 - > c o d e 2 - > r e t u r n 结 束 ； 使 用 追 踪 点 时 ， 代 码 运 行 过 程 是 ： c o d e 1 - > 跳 到 t r a c e p o i n t   c o d e 执 行 调 试 代 码 - > 跳 回 c o d e 2 - > r e t u r n 结 束 。 两 段 代 码 的 唯 一 区 别 就 是 第 二 行 ， 前 者 为   n o p （ 不 做 任 何 操 作 ） ， 后 者 为   j m p   t r a c e p o i n t   （ 跳 到 调 试 代 码 ） 。 ） L i n u x   电 源 管 理 子 系 统 的 测 试 使 用 静 态 调 试 、 动 态 调 试 和 追 踪 调 试 技 术 ， 我 们 来 跑 一 下 磁 盘 的 电 源 管 理 测 试 。 当 系 统 被 挂 起 时 ， 内 核 会 为 磁 盘 创 建 一 个 休 眠 镜 像 ， 使 磁 盘 进 入 休 眠 模 式 ， 当 系 统 重 新 被 唤 醒 时 ， 内 核 又 利 用 这 个 休 眠 镜 像 重 新 唤 醒 磁 盘 。 设 置 挂 起 设 备 与 唤 醒 设 备 需 要 的 时 间 ：
e c h o   1   >   / s y s / p o w e r / p m _ p r i n t _ t i m e s 以   r e b o o t   模 式 挂 起 磁 盘 ： e c h o   r e b o o t   >   / s y s / p o w e r / d i s k e c h o   d i s k   >   / s y s / p o w e r / s t a t e 以   s h u t d o w n   模 式 挂 起 磁 盘   — —   与   r e b o o t   模 式 一 样 ， 只 是 重 新 唤 醒 磁 盘 的 话 还 需 要 电 源 提 供 。 e c h o   s h u t d o w n   >   / s y s / p o w e r / d i s k e c h o   d i s k   >   / s y s / p o w e r / s t a t e 以   p l a t f o r m   模 式 挂 起 磁 盘   — —   能 测 试 更 多 内 容 ， 比 如   B I O S   挂 起 和 唤 醒 ， 会 涉 及 到   A C P I   功 能 。 我 们 推 荐 你 使 用 这 种 方 式 ， 把   B I O S   也 拉 下 水 陪 你 玩 挂 起 和 唤 醒 游 戏 。 e c h o   p l a t f o r m   >   / s y s / p o w e r / d i s k e c h o   d i s k   >   / s y s / p o w e r / s t a t e v i a : h t t p : / / w w w . l i n u x j o u r n a l . c o m / c o n t e n t / l i n u x - k e r n e l - t e s t i n g - a n d - d e b u g g i n g ? p a g e = 0 , 3 译 者 ： b a z z 2   校 对 ： 校 对 者 I D 本 文 由   L C T T   原 创 翻 译 ， L i n u x 中 国   荣 誉 推 出 阅 读 原 文
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