Kprobe在Linux kernel debug中的应用

 

一直在做kernel开发方面的工作，也一直苦于kernel debug的困惑，到底如何进行kernel开发的debug的工作？今天经美国同事的推荐，我认为kprobe是一个非常好的debug工具。其本质原理就是在你需要probe的地方放入断点指令，然后在断点处调用你的调试/测试程序，从而可以实现对kernel程序的调试/测试。

 

Kprobe只是提供了一种机制，使得用户可以在系统运行时调试/测试内核程序。使用Kprobe需要做如下几件事情：

 

1，需要找到测试点所对应的内存地址。这件工作可能是最麻烦的，如果测试点是函数，那么可以通过/proc/kallsyms接口得到需要测试函数的内存地址，当然也可以通过kallsyms_lookup_name函数找到函数的内存地址。如果测试点是函数中间的某个位置，那么需要通过通过反汇编找到这个内存地址，这一步可以通过objdump来完成。目前，我不知道是不是有现成的程序可以完成测试点内存地址的查找工作，我觉得完全可以开发一个perl脚本对ko文件解析，从而获取测试点的内存地址。

 

2，写一个kernel module，完成信息收集，测试等工作，所有的测试代码需要在这个kernel module中完成。

 

下面是我今天的一个测试程序，用Kprobe测试一个内核函数所用的jiffies时间，基本上是一个Kprobe kernel module的基本框架，仅供参考：

 

/*
 * kprobe_jiffies.c
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/kallsyms.h>

/* global probe object */
struct kprobe probe;

/* jiffies record */
unsigned long jiffies_enter = 0;
unsigned long jiffies_exit = 0;

/*
 * enter the probe pointer
 */
static int pre_probe(struct kprobe *probe, struct pt_regs *regs)
{
    jiffiesjiffies_enter = jiffies;
    return 0;
}

/*
 * exit the probe pointer
 */
static void post_probe(struct kprobe *probe, struct pt_regs *regs, unsigned long flags)
{
    unsigned long diff;

    jiffiesjiffies_exit = jiffies;
    diff = jiffies_exit - jiffies_enter;
    printk("spending time: %lu, enter: %lu, exit: %lu\n",
            diff, jiffies_enter, jiffies_exit);
}

static int __init kprobe_jiffies_init(void)
{
    probe.pre_handler = pre_probe;
    probe.post_handler = post_probe;

    probe.addr = (kprobe_opcode_t *) kallsyms_lookup_name("probe_function");
    if (probe.addr == NULL) {
        printk("Cannot find out 'dd_xor_encode_sse' in system\n");
        return 1;
    }

    register_kprobe(&probe);
    printk("register probe jffies driver.\n");
    return 0;
}

static void __exit kprobe_jiffies_exit(void)
{
    unregister_kprobe(&probe);
    printk("unregister probe jffies driver.\n");
    return;
}

module_init(kprobe_jiffies_init);
module_exit(kprobe_jiffies_exit);

MODULE_AUTHOR("xxx");
MODULE_DESCRIPTION("kernel probe driver");
MODULE_LICENSE("GPL");

 

 

我想Kprobe是个非常不错的东西，如果在Kprobe的基础上包装一下，使得用户更加容易的使用，那么对内核程序的调试将是会发生革命性的变化。我想有时间我应该在Kprobe的基础上做一个内核调试工具了。