嵌入式Linux函数之printfk()函数

1概述：

  printk相当于printf的孪生姐妹，她们一个运行在用户态，另一个则在内核态被人们所熟知。但是根据不同的操作系统也会有不一样的效果，例如编写一个hello word 内核模块，使用这个函数不一定会将内容显示到终端上，但是一定在内核缓冲区里，可以使用dmesg.查看效果。

  对于做嵌入式或者熟悉linux内核的人来说，对printk这个函数一定不会感到陌生。
printk是在内核中运行的向控制台输出显示的函数，Linux内核首先在内核空间分配一个静态缓冲区，作为显示用的空间，然后调用sprintf，格式化显示字符串，最后调用tty_write向终端进行信息的显示。但是根据不同的操作系统也会有不一样的效果，例如编写一个hello word 内核模块，使用这个函数不一定会将内容显示到终端上，但是一定在内核缓冲区里，可以使用dmesg.查看效果。
printk与printf的差异，是什么导致一个运行在内核态而另一个运行用户态？其实这两个函数几乎是相同的，出现这种差异是因为tty_write函数需要使用fs指向的被显示的字符串，而fs是专门用于存放用户态段选择符的，因此，在内核态时，为了配合tty_write函数，printk会把fs修改为内核态数据段选择符ds中的值，这样才能正确指向内核的数据缓冲区，当然这个操作会先对fs进行压栈保存，调用tty_write完毕后再出栈恢复。总结说来，printk与printf的差异是由fs造成的，所以差异也是围绕对fs的处理。

2函数原型：

  const char * fmt(…);
【示例】
与大多数展示printf的功能一样，我们也用一个helloworld的程序来演示printk的输出：
编写一个内核模块：
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/module.h>
#if CONFIG_MODVERSIONS==1
#define MODVERSIONS
#include<linux/modversions.h>
#endif
MODULE_LICENSE("GPL");
int init_module()
{
printk("hello.word-this is the kernel speaking\n");
return 0;
}
void cleanup_module()
{
printk("Short is the life of a kernel module\n");
}
保存为文件hello.c
编写一个Makefile:
CC=gcc
MODCFLAGS:=-O6 -Wall -DMODULE -D__KERNEL__ -DLINUX
hello.o:hello.c /usr/include/linux/version.h
$(CC) $(MODCFLAGS) -c hello.c
echo insmod hello.o to turn it on
保存为文件Makefile
执行make
我们可以看到生成了一个hello.o的内核模块，我们想通过这个模块在插入内核的时候输出
"hello.word-this is the kernel speaking"
这样一条信息。
然后我们开始：
[root@localhost root]# insmod hello.o
[root@localhost root]#
并没有输出任何消息。why?
这也是printf和printk的一个不同的地方
用printk，内核会根据日志级别，可能把消息打印到当前控制台上，这个控制台通常是一个字符模式的终端、一个串口打印机或是一个并口打印机。这些消息正常输出的前提是──日志输出级别小于console_loglevel（在内核中数字越小优先级越高）。
没有指定日志级别的printk语句默认采用的级别是 DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL（这个默认级别一般为<4>,即与KERN_WARNING在一个级别上），其定义在linux26/kernel/printk.c中可以找到
日志级别一共有8个级别，printk的日志级别定义如下（在include/linux/kernel.h中）：
#define KERN_EMERG 0/*紧急事件消息，系统崩溃之前提示，表示系统不可用*/
#define KERN_ALERT 1/*报告消息，表示必须立即采取措施*/
#define KERN_CRIT 2/*临界条件，通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/
#define KERN_ERR 3/*错误条件，驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/
#define KERN_WARNING 4/*警告条件，对可能出现问题的情况进行警告*/
#define KERN_NOTICE 5/*正常但又重要的条件，用于提醒*/
#define KERN_INFO 6/*提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息*/
#define KERN_DEBUG 7/*调试级别的消息*/
现在我们来修改hello.c程序，使printk的输出级别为最高：
printk("<0>""hello.word-this is the kernel speaking\n");
然后重新编译hello.o,并插入内核：
[root@localhost root]# insmod hello.o
[root@localhost root]#
Message from syslogd@localhost at Sat Aug 15 05:32:22 2009 ...
localhost kernel: hello.word-this is the kernel speaking
hello,world信息出现了。
其实printk始终是能输出信息的，只不过不一定是到了终端上。我们可以去
/var/log/messages这个文件里面去查看。
如果klogd没有运行，消息不会传递到用户空间，只能查看/proc/kmsg
通过读写/proc/sys/kernel/printk文件可读取和修改控制台的日志级别。查看这个文件的方法如下：
#cat /proc/sys/kernel/printk 6 4 1 7
上面显示的4个数据分别对应控制台日志级别、默认的消息日志级别、最低的控制台日志级别和默认的控制台日志级别。
可用下面的命令设置当前日志级别：
# echo 8 > /proc/sys/kernel/printk
这样所有级别<8,(0-7)的消息都可以显示在控制台上.

3输出格式：

  printk函数：
KERN_EMERG"<0>"/*紧急事件消息，系统崩溃之前提示，表示系统不可用*/
KERN_ALERT"<1>"/*报告消息，表示必须立即采取措施*/
KERN_CRIT"<2>"/*临界条件，通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/
KERN_ERR"<3>"/*错误条件，驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/
KERN_WARNING"<4>"/*警告条件，对可能出现问题的情况进行警告*/
KERN_NOTICE"<5>"/*正常但又重要的条件，用于提醒。常用于与安全相关的消息*/
KERN_INFO"<6>"/*提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息*/
KERN_DEBUG"<7>"/*调试级别的消息*/
如果变量类型是 , 使用 prink 的格式说明符 :
int %d 或者 %x( 注： %d 是十进制， %x 是十六进制 )
unsigned int %u 或者 %x
long %ld 或者 %lx
unsigned long %lu 或者 %lx
long long %lld 或者 %llx
unsigned long long %llu 或者 %llx
size_t %zu 或者 %zx
ssize_t %zd 或者 %zx
原始指针值必须用 %p 输出。
u64，即(unsigned long long)，必须用 %llu 或者 %llx 输出，如：
printk("%llu", (unsigned long long)u64_var);
s64，即(long long)，必须用 %lld 或者 %llx 输出，如 :
printk("%lld", (long long)s64_var);
如果 ( 变量类型 )<type> 的长度依赖一个配置选项 ( 例如： sector_t, blkcnt_t, phys_addr_t, resource_size_t) 或者 依赖相关的体系结构（例如： tcflag_t ），使用一个可能最大类型的格式说明符，并且显示转换它。如：
printk("test: sector number/total blocks: %llu/%llu\n",(unsigned long long)sector, (unsigned long long)blockcount);

***注意，peintfk()函数的介绍参考百度百科给出的解释就完全可以理解。