动态打印内核的DEBUG信息: 改善内核输出
简介
printk()是很多嵌入式开发者喜欢用的调试手段之一,但是,使用printk()每次都要重新编译内核,很不方便。使用动态输出在不需要重新编译内核的情况下,方便的打印出内核的debug信息。
要开启动态输出,内核需要添加CONFIG_DYNAMIC_DEBUG
。开启宏之后,pr_debug(),
dev_dbg() ,
print_hex_dump_debug(),
print_hex_dump_bytes()`所有信息都可以被动态打印出来。
动态输出支持的特性
动态输出在debugfs文件系统中对应的是control文件节点。control文件节点记录了系统中所有使用动态输出技术的文件名路径,输出语句所在的行号、模块名和将要输出的语句等。
你可以通过以下命令查看目前所有调试状态的行为配置:
cat /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
你也可以应用标准的Unix文本过滤命令来过滤这些数据, 例如:
grep -i rdma /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control | wc -l
在第三列显示了调试状态位的激活标志。如果无额外行为被激话, 为 "=_"。因此你可以通过下面的命令查看任何不是默认标志的状态位:
awk '$3 != "=_"' <debugfs>/dynamic_debug/control
命令行使用方法
在语法层面上,一个命令由一系列的规格匹配组成,最后由一个标记来改变这规格。
command ::= match-spec* flags-spec
match-spec常用来选择一个已知的dprintk()调用点的子集来套用flags-spec。把他们当做彼此之间的每对做隐式查询。注意,一个空的match_specs列表是有可能的,但不是非常有用,因为它不会匹配任何调用点的调试子句。
一个匹配规范由一个关键字组成,关键字控制被比较的调用点的属性和要比较的值。可能关键字是:
match-spec ::= 'func' string |
'file' string |
'module' string |
'format' string |
'line' line-range
line-range ::= lineno |
'-'lineno |
lineno'-' |
lineno'-'lineno
注意:line-range不能包含空格,例如,“1-30”是有效的范围,但“1 - 30”就是无效的
每个关键字的含义如下:
- func:给定的字符串会和每个调用点的函数名比较。例如:
func svc_tcp_accept
- file:给定的字符串会和每个调用点的源文件的全路径名或者相对名比较。例如:
file svcsock.c
,file /usr/src/packages/BUILD/sgi-enhancednfs-1.4/default/net/sunrpc/svcsock.c
- module:给定的字符串会和每个调用点的模块名进行比较。模块名是和在
ls mod
里看到的字符串一样。例如,module sunrpc
- format:给定的字符串会在动态调试格式字符串里查找。注意这字符串不需要匹配这个格式。空格和其他特殊字符能够用八进制字符语法来转义,例如空字符是\040。作为选择,这个字符串可以附上双引号(")或者是单引号(‘)。例如:
format svcrdma: // NFS/RDMA 服务器的dprintks
format readahead // 一些在预加载缓存里的dprintks
format nfsd:\040SETATTR // 一个使用空格来匹配格式的方式
format "nfsd: SETATTR" // 一个整齐的方法来用空格匹配格式
format 'nfsd: SETATTR' // 同样是一个用空格来匹配格式的方法和
- line:给定的行号或者是行号范围会和每个dprintk()调用点的行号进行比较。例如:
line 1603 // 准确定位到1603行
line 1600-1605 //1600行到1605行之间的6行
line -1605 // 从第一行到1605行之间的1605行
line 1600- // 从1600行到结尾的全部行
标记规范包含了一个由一个或多个标记字符跟随的变化操作。这变化操作如下所示:
- //移除给定的标记
+ //加入给定的标记
= //设置标记到给定的标记上
f //包含已打印消息的函数名
l //包含已在打印消息的行号
m //包含已打印消息的模块名
p //产生一个printk()消息到显示系统启动日志
t //包含了不在中断上下文中产生的消息里的线程ID
传递启动参数给内核
在调试系统启动是时,像USB核心初始化等,这些代码在系统进入shell前已经初始化完毕,因此无法及时打开动态输出语句。这时可以在内核启动时传递参数给内核,在系统初始化时就打开它们。
例如,在内核命令行中添加 usbnet.dyndbg=+plft
,就可以在启动时打开 usbnet的动态输出。
在内核启动后,通过 dmesg | grep "usbnet" 即可看到输出的调试信息。
举例
打开文件svcsock.c 1603行动态输出语句
echo -n 'file svcsock.c line 1603 +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
打开文件svcsock.c所有动态输出语句
echo -n 'file svcsock.c +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
打开NFS服务模块所有动态输出语句
echo -n 'module nfsd +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
打开函数svc_process()的所有动态输出语句
echo -n 'func svc_process +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
关闭函数svc_process()的所有动态输出语句
echo -n 'func svc_process -p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
打开NFS调用的所有以READ开始的信息.
echo -n 'format "nfsd: READ" +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
查看输出的信息可以使用 dmesg | grep XXX
。也可以使用 tail -f /var/log/dmesg
来实时监控dmesg的日志输出。
本文参考
dynamic-debug-howto.txt
《奔跑吧Linux内核》
end
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epoll简介及触发模式(accept、read、send)-epoll的简单介绍 epoll在LT和ET模式下的读写方式 一、epoll的接口非常简单,一共就三个函数:1. int epoll_create(int size);创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close关闭,否则可能导致fd被耗尽。2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);epoll的事件注册函数,它不同与select是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示:EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中;EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件;EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下:struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */};events可以是以下几个宏的集合:EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读(包括对端SOCKET正常关闭); EPOLLIN事件:EPOLLIN事件则只有当对端有数据写入时才会触发,所以触发一次后需要不断读取所有数据直到读完EAGAIN为止。否则剩下的数据只有在下次对端有写入时才能一起取出来了。现在明白为什么说epoll必须要求异步socket了吧?如果同步socket,而且要求读完所有数据,那么最终就会在堵死在阻塞里。 EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLOUT事件:EPOLLOUT事件只有在连接时触发一次,表示可写,其他时候想要触发,那要先准备好下面条件:1.某次write,写满了发送缓冲区,返回错误码为EAGAIN。2.对端读取了一些数据,又重新可写了,此时会触发EPOLLOUT。简单地说:EPOLLOUT事件只有在不可写到可写的转变时刻,才会触发一次,所以叫边缘触发,这叫法没错的!其实,如果真的想强制触发一次,也是有办法的,直接调用epoll_ctl重新设置一下event就可以了,event跟原来的设置一模一样都行(但必须包含EPOLLOUT),关键是重新设置,就会马上触发一次EPOLLOUT事件。1. 缓冲区由满变空.2.同时注册EPOLLIN | EPOLLOUT事件,也会触发一次EPOLLOUT事件这个两个也会触发EPOLLOUT事件 EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误;EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断;EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。EPOLLONESHOT:只监听一次事件,当监听完这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);等待事件的产生,类似于select调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个maxevents的值不能大于创建epoll_create时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。-------------------------------------------------------------------------------------------- 从man手册中,得到ET和LT的具体描述如下EPOLL事件有两种模型:Edge Triggered (ET)Level Triggered (LT)假如有这样一个例子:1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据3. 调用epoll_wait(2),并且它会返回RFD,说明它已经准备好读取操作4. 然后我们读取了1KB的数据5. 调用epoll_wait(2)......Edge Triggered 工作模式:如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志,那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候,调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的例子中,会有一个事件产生在RFD句柄上,因为在第2步执行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。因为第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据,因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完成后,是否挂起是不确定的。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。 i 基于非阻塞文件句柄 ii 只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才需要挂起,等待。但这并不是说每次read时都需要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成,当read返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时,就可以确定此时缓冲中已没有数据了,也就可以认为此事读事件已处理完成。Level Triggered 工作模式相反的,以LT方式调用epoll接口的时候,它就相当于一个速度比较快的poll(2),并且无论后面的数据是否被使用,因此他们具有同样的职能。因为即使使用ET模式的epoll,在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者可以设定EPOLLONESHOT标志,在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后,使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。然后详细解释ET, LT:LT(level triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表.ET(edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认(这句话不理解)。在许多测试中我们会看到如果没有大量的idle -connection或者dead-connection,epoll的效率并不会比select/poll高很多,但是当我们遇到大量的idle- connection(例如WAN环境中存在大量的慢速连接),就会发现epoll的效率大大高于select/poll。(未测试)另外,当使用epoll的ET模型来工作时,当产生了一个EPOLLIN事件后,读数据的时候需要考虑的是当recv返回的大小如果等于请求的大小,那么很有可能是缓冲区还有数据未读完,也意味着该次事件还没有处理完,所以还需要再次读取: 这里只是说明思路(参考《UNIX网络编程》) while(rs) {buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);if(buflen < 0){// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读// 在这里就当作是该次事件已处理处.if(errno == EAGAIN)break; else return; }else if(buflen == 0) { // 这里表示对端的socket已正常关闭. } if(buflen == sizeof(buf) rs = 1; // 需要再次读取 else rs = 0; } 还有,假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send内部,当写缓冲已满(send返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send内部,但暂没有更好的办法. ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen) { ssize_t tmp; size_t total = buflen; const char *p = buffer; while(1) { tmp = send(sockfd, p, total, 0); if(tmp < 0) { // 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1. if(errno == EINTR) return -1; // 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满, // 在这里做延时后再重试. if(errno == EAGAIN) { usleep(1000); continue; } return -1; } if((size_t)tmp == total) return buflen; total -= tmp; p += tmp; } return tmp; } 二、epoll在LT和ET模式下的读写方式 在一个非阻塞的socket上调用read/write函数, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK) 从字面上看, 意思是: * EAGAIN: 再试一次 * EWOULDBLOCK: 如果这是一个阻塞socket, 操作将被block * perror输出: Resource temporarily unavailable 总结: 这个错误表示资源暂时不够, 可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者, write时,写缓冲区满了 。 遇到这种情况, 如果是阻塞socket, read/write就要阻塞掉。 而如果是非阻塞socket, read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN. 所以, 对于阻塞socket, read/write返回-1代表网络出错了. 但对于非阻塞socket, read/write返回-1不一定网络真的出错了. 可能是Resource temporarily unavailable. 这时你应该再试, 直到Resource available. 综上, 对于non-blocking的socket, 正确的读写操作为: 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续读 写: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续写 对于select和epoll的LT模式, 这种读写方式是没有问题的. 但对于epoll的ET模式, 这种方式还有漏洞. epoll的两种模式 LT 和 ET