【Linux】驱动内核调试，是需要几板斧的

目录

前言：

一、基础打印工具

 （1）printk---最常用

①Log Buffer:

②Console：

③RAM Console：

（2）动态打印

①动态打印与printk之间的区别联系

②动态打印常用的例子

③动态打印转为printk正常打印

 （3）dump_stack---分析源码的利器

（4）操作寄存器命令---硬件测试

①devmem---系统层面

②ioremap---内核层面

③ /dey/mem---应用层面

二、特殊场景下的打印工具

（1）Oops内核崩溃：

（2）休眠唤醒：

（3）Linux错误码：

（4）Linux kernel中计算代码运行时间：

（5）debugfs

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前言：

在VS code编程时我们编写程序时都有输出打印信息，方便查找问题，在驱动开发中，亦有调试的手段和方法，这些是我们解决和排查问题的利器。 

工欲善其事，必先利其器，所以驱动内核调试方法的掌握，是非常有必要的。

参考学习：

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/113062813

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/109522945?spm=1001.2014.3001.5502

Linux内核常用调试手段介绍-Linux笔记

开发环境：

imx6ull pro开发板 

Linux 4.9.88内核 

一、基础打印工具

 （1）printk---最常用

这里它有三个方向去输出，如下图所示：

①Log Buffer:

• 该Buffer里面的内容可以存储在/proc/kmsg
• 示例：https://blog.csdn.net/weixin_42373086/article/details/130545341?spm=1001.2014.3001.5501 在这里，使用了很多printk打印信息，可以使用dmesg命令查看。

②Console：

• Console的实现可以很多，目前我们用到的有UART Console（串口）

③RAM Console：

• 允许将调试日志信息写入一个被称为RAM Console的设备。
• 这个主要用于解决系统内核崩溃问题，临终时会将一些日志存储在这里方便后续排查。

 这里有很多打印信息，谁优先打印就是一个问题。

这里printk有8个等级，从0到7，优先级依次降低。

通常通过修改/proc/sys/kernel/printk来设置打印。

cat /proc/sys/kernel/printk

//打开所有的内核打印
echo 8> /proc/sys/kernel/printk

 小于阈值的打印信息，都将输出到控制台上。

（2）动态打印

①动态打印与printk之间的区别联系

• 在系统运行时，动态打印可以由系统维护者动态打开内核子系统的打印，可以有选择性地打开某些模块的打印。
• 而printk是全局的，只能设置打印等级。要使用动态打印，必须在内核设置时打开CONFIG_DYNAMIC_DEBUG。
• 动态打印也有相应的设备节点：/sys/kernel/debug/dynamic_debug。常用于高速设备。

可以打印函数名（f）、行号（l）、模块名字（m）以及线程ID（t）。

②动态打印常用的例子

1.打开一个文件中所有动态打印语句

echo -n "file gadget.c +p">

2.打开一个模块中所有动态打印语句

echo -n "module dwc3 +p">

3.打开一个函数中所有动态打印语句

echo "func svc_process +p">

4.打开文件路径中包含usb的文件里所有的动态打印语句

echo -n "*usb* +p">

③动态打印转为printk正常打印

开机的时候，没法操作这个动态打印的节点，能否把动态打印转换成默认的printk正常打印，这个如何实现？

在c文件开头添加：

//重定义
#undef dev_dbg
#define dev_dbg dev_info
#undef pr_debug
#define pr_debug pr_info

 （3）dump_stack---分析源码的利器

分析一个函数的底层调用，离不开dump_stack，因为它是对内核调用栈的打印；当我们不清楚系统回调函数上下文，使用这个方法是非常好的。

具体demo案例：参照文章

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/113062813

（4）操作寄存器命令---硬件测试

①devmem---系统层面

它的原理以及应用场景：

• 硬件工程师将硬件设计好时，需要进行简单的测试，来查看CPU是否可以正确地读取新硬件系统。
  • 正规的Linux操作方式下，是要有硬件的驱动程序才能完成这个需求。
  • 测试需求只是为了实现简单硬件寄存器读写工作时，devmem命令就非常的适用了。
• 它的原理就是把硬件的地址空间ioremap映射到用户空间。

具体使用方法，可以参照：

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/113283070

②ioremap---内核层面

实现的核心代码：

#define GPIO0_DDR_BASE       ((uint32_t)0xE7A01014) 

static volatile uint32_t *GPIO0_ddr_vreg;
uint32_t val = 0;
GPIO0_ddr_vreg = (uint32_t *)ioremap(GPIO0_DDR_BASE, 4); 
val = readl(GPIO0_ddr_vreg);
printk("val = %ld\n",val);

③ /dey/mem---应用层面

应用层操作寄存器首先需要将内核映射到核外空间，内核已经提供了一个 /dey/mem 的文件接口，这个文件相当于整个系统内存所在，将该文件打开然后指定需要映射的内存的位置即可。需要注意的是，一般 map 映射的是一段内存地址空间。

具体使用方法：

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/114156170

二、特殊场景下的打印工具

（1）Oops内核崩溃：

当我们遇到内核崩溃，比如空指针异常、内存访问越界。这时我们只能靠崩溃之后打印出来异常调用栈信息来定位Oops的位置和原因。

举个例子： 

在第三行error：Oops信息 kernel BUG at../drivers/mmc/host/sdhci.c  那一行可以简要告知我们是哪里发生问题触发Oops。

（2）休眠唤醒：

我们使用的多个模块都会使用到休眠唤醒，每个休眠唤醒都会有相应的休眠唤醒锁。如果想知道当前模块休眠唤醒失败是由哪个斥锁导致的，可以应用下面的命令实现：

awk '$6 !=0{print $1""$6}' /sys/kernel/debug/wakeup_sources

（3）Linux错误码：

错误代码由内核或用户空间应用程序（通过error变量）解释。错误处理在软件开发中非常重要，而不仅仅是在内核开发中。幸运的是，内核提供的几种错误，几乎涵盖了可能遇到的所有错误，有时需要把它们打印出来以帮助进行调试。

相应文件的路径：

include/uapi/asm-generic/errno-base.h
include/uapi/sm-generic/error.h

具体如下： 

相应所有错误码说明，可参考：

Linux错误代码及其含义_linux enxio_wsqyouth的博客-CSDN博客

（4）Linux kernel中计算代码运行时间：

对内核或驱动代码做性能优化时，常常要测量一段代码执行时所消耗的时间。

常用的函数为ktime_get()，在一段代码前后各使用 ktime_get() 获取时间，计算其差值，就是这段代码运行消耗的时间。ktime_get() 能够精确到纳秒级。

（5）debugfs

内核中有三个常用的伪文件系统: procfs, debugfs和sysfs。 

debugfs是内核开发中专门用来调试的文件系统接口，其他的工具或者接口，多数都依赖于debugfs。

具体如何使用，参考文章：

https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/124112698