Linux系统之debugfs详解

debugfs 是一个用于检查和修改 ext2/ext3/ext4 文件系统状态的交互式调试工具。它可以直接操作文件系统的底层结构，适合高级用户进行文件系统修复和数据恢复。

基本语法

debugfs [选项] [设备文件]

主要选项

选项	描述
-w	以读写模式打开文件系统（默认为只读）
-c	以灾难恢复模式打开（不读取位图，强制只读）
-i	指定设备为 e2image 创建的镜像文件
-d	配合 -i 使用，指定数据源设备
-b	指定块大小（代替自动检测）
-s	从指定块号读取超级块（需配合 -b）
-f	从文件读取并执行命令
-D	使用直接 I/O 访问设备
-R	执行单个命令后退出
-V	显示版本信息

常用命令

文件系统信息

命令	描述
show_super_stats	显示超级块和块组描述符信息
feature	查看或修改文件系统特性
freefrag	报告空闲空间碎片情况

文件操作

命令	描述
ls [-d] [-l]	列出目录内容（-d显示已删除项）
stat	显示inode信息
cat	显示文件内容
dump 输出文件	导出文件内容
write 源文件 目标文件	写入新文件

inode操作

命令	描述
icheck 块号...	查找使用指定块的inode
ncheck inode号...	查找inode的路径名
list_deleted_inodes	列出已删除的inode
undel	恢复已删除的inode

块操作

命令	描述
testb 块号	测试块是否已分配
setb 块号	标记块为已分配
freeb 块号	释放块
zap_block 块号	擦除块内容

目录操作

命令	描述
htree_dump	显示哈希目录树结构
dirsearch 目录inode 文件名	在目录中搜索文件

日志操作

命令	描述
logdump	转储日志内容

使用示例

1. 查看超级块信息:

   debugfs /dev/sda1
   debugfs: show_super_stats
   

2. 恢复已删除文件:

   debugfs /dev/sda1
   debugfs: list_deleted_inodes
   debugfs: undel <1234> /recovered_file
   

3. 导出文件内容:

   debugfs -R "dump <1234> /tmp/recovered" /dev/sda1
   

4. 检查块分配:

   debugfs -R "testb 1000-2000" /dev/sda1
   

5. 查找文件碎片情况:

   debugfs -R "filefrag -v /path/to/file" /dev/sda1
   

debugfs 的常见问题解答，结合 man 页面和知识库信息整理而成

1. 如何挂载 debugfs？

命令：

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

或在 /etc/fstab 中添加：

debugfs /sys/kernel/debug debugfs defaults 0 0

注意：

• 默认只有 root 用户有权限访问 /sys/kernel/debug。
• 若未挂载，内核模块无法通过 debugfs 导出调试信息。

2. 如何查看或修改文件系统的超级块信息？

步骤：

1. 进入交互式 debugfs：

   sudo debugfs /dev/sdXX  # 替换为你的设备（如 /dev/sda1）
   

2. 在 debugfs 提示符下输入：

   dumpe2fs /dev/sdXX | grep superblock  # 查看超级块备份位置
   # 或直接查看当前超级块信息：
   debugfs:  stats  # 显示文件系统统计信息
   debugfs:  features  # 查看文件系统特性
   

3. 修改超级块（需谨慎）：

   debugfs:  set_super_value feature_incompat 0x...  # 修改特定标志
   

3. 如何通过 debugfs 查看文件的 inode 和块分配？

命令示例：

• 查看文件的 inode 号：

  debugfs:  Stat /path/to/file  # 注意路径相对文件系统根
  

• 查看 inode 的块分配：

  debugfs:  blocks <inode_num>  # 输出该 inode 使用的所有数据块
  

• 查找特定块对应的 inode：

  debugfs:  icheck <block_num>  # 查看哪个 inode 占用该块
  

4. 如何通过 debugfs 导出文件内容？

方法：

debugfs:  dump /path/to/file outfile  # 将文件内容导出到本地文件

或非交互式：

sudo debugfs -R "dump /file outfile" /dev/sdXX

5. 如何在内核模块中使用 debugfs API 导出调试信息？

步骤：

1. 包含头文件：

   #include 
   

2. 创建目录和文件：

   struct dentry *dbg_dir;
   dbg_dir = debugfs_create_dir("my_driver", NULL);  // 在 debugfs 根下创建目录
   debugfs_create_file("my_file", 0644, dbg_dir, NULL, &my_fops);  // 创建文件
   

3. 实现文件操作（如读写）：

   static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *ubuf, size_t count, loff_t *off) {
       return simple_read_from_buffer(ubuf, count, off, my_data, my_size);
   }
   static struct file_operations my_fops = {
       .read = my_read,
       .write = my_write,
   };
   

4. 清理资源：

   module_exit() {
       debugfs_remove_recursive(dbg_dir);
   }
   

6. debugfs 与 procfs/sysfs 的主要区别？

特性	debugfs	procfs	sysfs
用途	内核调试专用，无严格格式限制	系统和进程信息（只读为主）	设备和驱动配置（可读写）
结构规则	无强制规则，随意组织	固定路径（如 /proc/cpuinfo）	标准化层次结构（按设备组织）
权限	默认仅 root 可访问	普通用户可读部分信息	按设备权限控制
稳定性	接口不保证稳定，可能随内核变化	核心接口稳定	标准化接口，需兼容性维护

7. 如何修复文件系统错误（如丢失块）？

步骤：

1. 进入 debugfs（需读写模式）：

   sudo debugfs -w /dev/sdXX
   

2. 标记块为未分配：

   debugfs:  freeb <block_num>  # 释放错误块
   

3. 修复 inode 指向问题：

   debugfs:  clri <inode_num>  # 清除无效 inode
   

注意：操作前务必备份数据，错误操作可能导致数据丢失。

8. 如何通过 debugfs 查看日志（Journal）信息？

命令：

sudo debugfs -R "logdump" /dev/sdXX  # 查看 ext3/ext4 日志内容

或交互式中：

debugfs:  logdump -i <journal_inode>  # 指定日志 inode 查看

9. 常见错误及解决方法

• 错误：debugfs: couldn't mount device
  原因：未挂载 debugfs 或设备路径错误。
  解决：先挂载 /sys/kernel/debug，并确认设备存在。

• 错误：debugfs: bad magic number in superblock
  原因：设备非 ext2/ext3/ext4 文件系统。
  解决：检查设备类型，使用 file -s /dev/sdXX 确认。

• 错误：debugfs: No such file or directory
  原因：路径错误或文件不存在。
  解决：使用 ls 或 cd / 切换到根目录后重新定位。

10. 如何通过 debugfs 调试驱动程序？

步骤：

1. 在驱动模块中创建 debugfs 文件：

   debugfs_create_u32("register", 0644, dbg_dir, &my_register);  // 导出寄存器值
   

2. 用户空间操作：

   echo 0x1234 > /sys/kernel/debug/my_driver/register  # 写入寄存器值
   cat /sys/kernel/debug/my_driver/register            # 读取寄存器值