Linux内核中dev_info、dev_dbg、dev_err及动态调试

朱雀 2023-01-17 08:00 219阅读 0赞

目前在kernel驱动代码中,都不再建议直接使用printk直接添加打印信息,而是使用dev_info,dev_dbg,dev_err之类的函数代替,虽然这些dev_xxx函数的本质还是使用printk打印的,但是相比起printk:

  • 支持打印模块信息、dev信息
  • 支持动态调试(dynamic debug)方式

下面简述下这几个dev_xxx函数的基本使用规则,以及动态调试使用方式。

  • dev_info():启动过程、或者模块加载过程等“通知类的”信息等,一般只会通知一次,例如probe函数;
  • dev_dbg():一般使用在普通错误,如-EINVAL、-ENOMEM等errno发生处,用于调试;
  • dev_err():一般使用在严重错误,尤其是用户无法得到errno的地方,或者程序员不容易猜测系统哪里出了问题的地方;

动态调试使用方法

  • 打开内核动态调试开关,make menuconfig选中CONFIG_DYNAMIC_DEBUG以及CONFIG_DEBUG_FS
  • Linux启动后,使用命令行挂载上dbgfs

    mkdir /mnt/dbg
    mount -t debugfs none /mnt/dbg

  • 使用下面方式控制你想输出dev_dbg()信息

  • 1.控制某个文件所有dev_dbg(),echo -n “file xxx.c +p” > /mnt/dbg/dynamic_debug/control
  • 2.控制某个函数所有dev_dbg(),echo -n “func xxx +p” > /mnt/dbg/dynamic_debug/control
  • 运行程序,使用dmesg则可以看到相应dev_dbg()的输出信息
  • 当调试结束,不再想输出dev_dbg()信息了,使用下面命令关闭即可
  • 1.echo -n “file xxx.c -p” > /mnt/dbg/dynamic_debug/control
  • 2.echo -n “func xxx -p” > /mnt/dbg/dynamic_debug/control

例子

  1. echo -n "file ca_dsc_core.c +p" > /mnt/dbg/dynamic_debug/control 则打印ca_dsc_core.c所有的dev_dbg()信息
  2. echo -n "func ca_dsc_read +p" > /mnt/dbg/dynamic_debug/control 则打印ca_dsc_read()函数所有dev_dbg()信息

动态打印调试的基本原理

当编译选项CONFIG_DYNAMIC_DEBUG打开的时候,在编译阶段,kernel会把所有使用dev_dbg()的信息记录在一个table中,这些信息我们可以从/mnt/dbg/dynamic_debug/control解析出来:

  1. # cat /mnt/dbg/dynamic_debug/control
  2. ... ...
  3. ... ...
  4. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:800 [alidsc]ca_dsc_probe_dt =_ "get dev-index error12"
  5. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:789 [alidsc]ca_dsc_probe_dt =_ "get clk error12"
  6. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:292 [alidsc]ca_dsc_read =p "read: session#%d read returned %d bytes12"
  7. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:234 [alidsc]ca_dsc_read =p "read: session#%d read request: %zd bytes12"
  8. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:435 [alidsc]ca_dsc_vm_fault =_ "dsc_vm_fault: buffer#%d release %d bytes for session#%d12"
  9. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:112 [alidsc]ca_dsc_open =_ "dsc_se: failed register se12"
  10. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:755 [alidsc]ca_dsc_splice_write =_ "splice_write: session#%d dsc_from_pipe %d bytes12"
  11. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:729 [alidsc]ca_dsc_splice_write =_ "splice_write: session#%d count %zd bytes12"
  12. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:619 [alidsc]ca_dsc_splice_read =_ "splice_read: session#%d ret %zd bytes12"
  13. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:532 [alidsc]ca_dsc_splice_read =_ "splice_read: session#%d request %zd bytes12"
  14. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:871 [alidsc]ca_dsc_probe =_ "Get DSC handler error!12"
  15. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:820 [alidsc]ca_dsc_probe =_ "Failed to parse DT12"
  16. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:923 [alidsc]ca_dsc_remove =_ "get clk error12"
  17. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:396 [alidsc]ca_dsc_write =_ "write: session#%d ret %zd12"
  18. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:325 [alidsc]ca_dsc_write =_ "write: session#%d count %zd12"
  19. ... ...
  20. ... ...
  21. net/ipv4/ping.c:965 [ping]ping_rcv =_ "no socket, dropping12"
  22. net/ipv4/ping.c:960 [ping]ping_rcv =_ "rcv on socket %p12"
  23. net/ipv4/ping.c:953 [ping]ping_rcv =_ "ping_rcv(skb=%p,id=%04x,seq=%04x)12"
  24. net/ipv4/ping.c:932 [ping]ping_queue_rcv_skb =_ "ping_queue_rcv_skb -> failed12"
  25. net/ipv4/ping.c:929 [ping]ping_queue_rcv_skb =_ "ping_queue_rcv_skb(sk=%p,sk->num=%d,skb=%p)12"
  26. net/ipv4/ping.c:921 [ping]ping_recvmsg =_ "ping_recvmsg -> %d12"
  27. net/ipv4/ping.c:840 [ping]ping_recvmsg =_ "ping_recvmsg(sk=%p,sk->num=%u)12"
  28. net/ipv4/ping.c:693 [ping]ping_v4_sendmsg =_ "ping_v4_sendmsg(sk=%p,sk->num=%u)12"
  29. net/ipv4/ping.c:197 [ping]ping_lookup =_ "found: %p: num=%d, daddr=%pI4, dif=%d12"
  30. net/ipv4/ping.c:189 [ping]ping_lookup =_ "iterate12"
  31. net/ipv4/ping.c:176 [ping]ping_lookup =_ "try to find: num = %d, daddr = %pI4, dif = %d12"
  32. net/ipv4/ping.c:505 [ping]ping_err =_ "err on socket %p12"
  33. net/ipv4/ping.c:502 [ping]ping_err =_ "no socket, dropping12"
  34. net/ipv4/ping.c:498 [ping]ping_err =_ "ping_err(proto=0x%x,type=%d,code=%d,id=%04x,seq=%04x)12"
  35. net/ipv4/ping.c:304 [ping]ping_check_bind_addr =_ "ping_check_bind_addr(sk=%p,addr=%pI4,port=%d)12"
  36. net/ipv4/ping.c:445 [ping]ping_bind =_ "ping_v4_bind -> %d12"
  37. net/ipv4/ping.c:423 [ping]ping_bind =_ "after bind(): num = %d, dif = %d12"
  38. net/ipv4/ping.c:286 [ping]ping_close =_ "isk->refcnt = %d12"
  39. net/ipv4/ping.c:285 [ping]ping_close =_ "ping_close(sk=%p,sk->num=%u)12"
  40. net/ipv4/ping.c:153 [ping]ping_unhash =_ "ping_unhash(isk=%p,isk->num=%u)12"
  41. net/ipv4/ping.c:146 [ping]ping_hash =_ "ping_hash(sk->port=%u)12"
  42. net/ipv4/ping.c:67 [ping]ping_hashfn =_ "hash(%d) = %d12"
  43. net/ipv4/ping.c:130 [ping]ping_get_port =_ "was not hashed12"
  44. net/ipv4/ping.c:127 [ping]ping_get_port =_ "found port/ident = %d12"

以其中一条为例子:

  1. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:800 [alidsc]ca_dsc_probe_dt =_ "get dev-index error12" 则不会打印
  2. drivers/alidrivers/modules/alidsc/ca_dsc_core.c:800 [alidsc]ca_dsc_probe_dt =p "get dev-index error12" 则会打印

所以在应用层,用户就可以通过使用echo来控制dynamic_debug/control文件,进而控制是否打印某个dev_dbg()信息!

dev_dbg()对于分析某些内核子系统或者驱动流程也十分有意义,例如,使能net/ipv4/ping.c的调试开关,则可以观测ping的运行原理。

代码分析

从代码角度,也很容易看出dev_dbg()的设计:

include/linux/device.h include/linux/dynamic_debug.h lib/dynamic_debug.c

  1. //使能CONFIG_DYNAMIC_DEBUG后则根据control信息动态打印
  2. #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
  3. #define dev_dbg(dev, format, ...)
  4. do {
  5. dynamic_dev_dbg(dev, format, ##__VA_ARGS__);
  6. } while (0)
  7. //使能DEBUG,则打印整个kernel的dev_dbg信息
  8. #elif defined(DEBUG)
  9. #define dev_dbg(dev, format, arg...)
  10. dev_printk(KERN_DEBUG, dev, format, ##arg)
  11. //都不使能,dev_dbg不打印任何东西
  12. #else
  13. #define dev_dbg(dev, format, arg...)
  14. ({
  15. if (0)
  16. dev_printk(KERN_DEBUG, dev, format, ##arg);
  17. 0;
  18. })
  19. #endif

下面的dynamic_dev_dbg()实现显然可以看出,打印是根据descriptor的标志位_DPRINTK_FLAGS_PRINT进行打印的,而标志位是可以通过dbgfs进行控制的。

  1. #define dynamic_dev_dbg(dev, fmt, ...)
  2. do {
  3. DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, fmt);
  4. if (unlikely(descriptor.flags & _DPRINTK_FLAGS_PRINT))
  5. __dynamic_dev_dbg(&descriptor, dev, fmt,
  6. ##__VA_ARGS__);
  7. } while (0)

好处

  • 开发版本,打开CONFIG_DYNAMIC_DEBUG和CONFIG_DEBUG_FS,配合dbgfs动态观测和调试内核代码;
  • 正式版本,关闭CONFIG_DYNAMIC_DEBUG和CONFIG_DEBUG_FS,所有dbgfs以及dev_dbg信息都从编译阶段自动移除;

虚线阴影分割线

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