1、利用printk
2、查看OOP消息
3、利用strace
4、利用内核内置的hacking选项
5、利用ioctl方法
6、利用/proc 文件系统
7、使用kgdb
前两种如下：
一、利用printk
这是驱动开发中最朴实无华，同时也是最常用和有效的手段。scull驱动的main.c第338行如下，就是使用printk进行调试的例子，这样的例子相信大家在阅读驱动源码时随处可见。
338 // printk(KERN_ALERT "wakeup by signal in process %d\n", current->pid)
printk的功能与我们经常在应用程序中使用的printf是一样的，不同之处在于printk可以在打印字符串前面加上内核定义的宏，例如上面例子中的KERN_ALERT（注意：宏与字符串之间没有逗号）。
#define KERN_EMERG "<0>"
#define KERN_ALERT "<1>"
#define KERN_CRIT "<2>"
#define KERN_ERR "<3>"
#define KERN_WARNING "<4>"
#define KERN_NOTICE "<5>"
#define KERN_INFO "<6>"
#define KERN_DEBUG "<7>"
#define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL 7
这个宏是用来定义需要打印的字符串的级别。值越小，级别越高。内核中有个参数用来控制是否将printk打印的字符串输出到控制台（屏幕或者/sys/log/syslog日志文件）
# cat /proc/sys/kernel/printk
6 4 1 7
第一个6表示级别高于（小于）6的消息才会被输出到控制台，第二个4表示如果调用printk时没有指定消息级别（宏）则消息的级别为4，第三个1表示接受的最高（最小）级别是1，第四个7表示系统启动时第一个6原来的初值是7。
因此，如果你发现在控制台上看不到你程序中某些printk的输出，请使用echo 8 >/proc/sys/kernel/printk来解决。
在复杂驱动的开发过程中，为了调试会在源码中加入成百上千的printk语句。而当调试完毕形成最终产品的时候必然会将这些printk语句删除想想驱动的使用者而不是开发者吧。记住：己所不欲，勿施于人），这个工作量是不小的。最要命的是，如果我们将调试用的printk语句删除后，用户又报告驱动有bug，所以我们又不得不手工将这些上千条的printk语句再重新加上。oh，my god，杀了我吧。所以，我们需要一种能方便地打开和关闭调试信息的手段。哪里能找到这种手段呢？哈哈，远在天边，近在眼前。看看scull驱动或者leds驱动的源代码吧！
#define LEDS_DEBUG
#undef PDEBUG
#ifdef LEDS_DEBUG
#ifdef __KERNEL__
#define PDEBUG(fmt, args…) printk( KERN_EMERG "leds: " fmt, ## args)
#else
#define PDEBUG(fmt, args…) fprintf(stderr, fmt, ## args)
#endif
#else
#define PDEBUG(fmt, args…)
#endif
#undef PDEBUGG
#define PDEBUGG(fmt, args…)
这样一来，在开发驱动的过程中，如果想打印调试消息，我们就可以用PDEBUG("address of i_cdev is %p\n", inode->i_cdev)，如果不想看到该调试消息，就只需要简单的将PDEBUG改为PDEBUGG即可。而当我们调试完毕形成最终产品时，只需要简单地将第1行注释掉即可。
上边那一段代码中的__KERNEL__是内核中定义的宏，当我们编译内核（包括模块）时，它会被定义。当然如果你不明白代码中的…和##是什么意思的话，就请认真查阅一下gcc关于预处理部分的资料吧！如果你实在太懒不愿意去查阅的话，那就充当VC工程师把上面的代码copy到你的代码中去吧。
二、查看OOP消息
OOP意为惊讶。当你的驱动有问题，内核不惊讶才怪：嘿！小子，你干吗乱来！好吧，就让我们来看看内核是如何惊讶的。
根据faulty.c（单击下载）编译出faulty.ko，并 insmod faulty.ko。执行echo yang >/dev/faulty，结果内核就惊讶了。内核为什么会惊讶呢？因为faulty驱动的write函数执行了*(int *)0 = 0，向内存0地址写入，这是内核绝对不会容许的。
52 ssize_t faulty_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t count,
53 loff_t *pos)
54 {
55
56 *(int *)0 = 0
57 return 0
58 }
1 Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
2 pgd = c3894000
3 [00000000] *pgd=33830031, *pte=00000000, *ppte=00000000
4 Internal error: Oops: 817 [#1] PREEMPT
5 Modules linked in: faulty scull
6 CPU: 0Not tainted (2.6.22.6 #4)
7 PC is at faulty_write+0×10/0×18 [faulty]
8 LR is at vfs_write+0xc4/0×148
9 pc : []lr : []psr: a0000013
10 sp : c3871f44 ip : c3871f54 fp : c3871f50
11 r10: 4021765c r9 : c3870000 r8 : 00000000
12 r7 : 00000004 r6 : c3871f78 r5 : 40016000 r4 : c38e5160
13 r3 : c3871f78 r2 : 00000004 r1 : 40016000 r0 : 00000000
14 Flags: NzCv IRQs on FIQs on Mode SVC_32 Segment user
15 Control: c000717f Table: 33894000 DAC: 00000015
16 Process sh (pid: 745, stack limit = 0xc3870258)
17 Stack: (0xc3871f44 to 0xc3872000)
18 1f40: c3871f74 c3871f54 c0088eb8 bf00608c 00000004 c38e5180 c38e5160
19 1f60: c3871f78 00000000 c3871fa4 c3871f78 c0088ffc c0088e04 00000000 00000000
20 1f80: 00000000 00000004 40016000 40215730 00000004 c002c0e4 00000000 c3871fa8
21 1fa0: c002bf40 c0088fc0 00000004 40016000 00000001 40016000 00000004 00000000
22 1fc0: 00000004 40016000 40215730 00000004 00000001 00000000 4021765c 00000000
23 1fe0: 00000000 bea60964 0000266c 401adb40 60000010 00000001 00000000 00000000
24 Backtrace:
25 [] (faulty_write+0×0/0×18 [faulty]) from [] (vfs_write+0xc4/0×148)
26 [] (vfs_write+0×0/0×148) from [] (sys_write+0x4c/0×74)
27 r7:00000000 r6:c3871f78 r5:c38e5160 r4:c38e5180
28 [] (sys_write+0×0/0×74) from [] (ret_fast_syscall+0×0/0x2c)
29 r8:c002c0e4 r7:00000004 r6:40215730 r5:40016000 r4:00000004
30 Code: e1a0c00d e92dd800 e24cb004 e3a00000 (e5800000)
1行惊讶的原因，也就是报告出错的原因；
2-4行是OOP信息序号；
5行是出错时内核已加载模块；
6行是发生错误的CPU序号；
7-15行是发生错误的位置，以及当时CPU各个寄存器的值，这最有利于我们找出问题所在地；
16行是当前进程的名字及进程ID
17-23行是出错时，栈内的内容
24-29行是栈回溯信息，可看出直到出错时的函数递进调用关系（确保CONFIG_FRAME_POINTER被定义）
30行是出错指令及其附近指令的机器码，出错指令本身在小括号中
反汇编faulty.ko（ arm-linux-objdump -D faulty.ko >faulty.dis ；cat faulty.dis）可以看到如下的语句如下：
0000007c :
7c: e1a0c00dmov ip, sp
80: e92dd800stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}
84: e24cb004sub fp, ip, #4 0×4
88: e3a00000mov r0, #0 0×0
8c: e5800000str r0, [r0]
90: e89da800ldmia sp, {fp, sp, pc}
定位出错位置以及获取相关信息的过程：
9 pc : []lr : []psr: a0000013
25 [] (faulty_write+0×0/0×18 [faulty]) from [] (vfs_write+0xc4/0×148)
26 [] (vfs_write+0×0/0×148) from [] (sys_write+0x4c/0×74)
出错代码是faulty_write函数中的第5条指令（(0xbf00608c-0xbf00607c)/4+1=5），该函数的首地址是0xbf00607c，该函数总共6条指令（0×18），该函数是被0xc0088eb8的前一条指令调用的（即：函数返回地址是0xc0088eb8。这一点可以从出错时lr的值正好等于0xc0088eb8得到印证）。调用该函数的指令是vfs_write的第49条（0xc4/4=49）指令。
达到出错处的函数调用流程是：write(用户空间的系统调用)–>sys_write–>vfs_write–>faulty_write
OOP消息不仅让我定位了出错的地方，更让我惊喜的是，它让我知道了一些秘密：1、gcc中fp到底有何用处？2、为什么gcc编译任何函数的时候，总是要把3条看上去傻傻的指令放在整个函数的最开始？3、内核和gdb是如何知道函数调用栈顺序，并使用函数的名字而不是地址？ 4、我如何才能知道各个函数入栈的内容？哈哈，我渐渐喜欢上了让内核惊讶，那就再看一次内核惊讶吧。
执行 cat /dev/faulty，内核又再一次惊讶！
1 Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 0000000b
2 pgd = c3a88000
3 [0000000b] *pgd=33a79031, *pte=00000000, *ppte=00000000
4 Internal error: Oops: 13 [#2] PREEMPT
5 Modules linked in: faulty
6 CPU: 0Not tainted (2.6.22.6 #4)
7 PC is at vfs_read+0xe0/0×140
8 LR is at 0xffffffff
9 pc : []lr : []psr: 20000013
10 sp : c38d9f54 ip : 0000001c fp : ffffffff
11 r10: 00000001 r9 : c38d8000 r8 : 00000000
12 r7 : 00000004 r6 : ffffffff r5 : ffffffff r4 : ffffffff
13 r3 : ffffffff r2 : 00000000 r1 : c38d9f38 r0 : 00000004
14 Flags: nzCv IRQs on FIQs on Mode SVC_32 Segment user
15 Control: c000717f Table: 33a88000 DAC: 00000015
16 Process cat (pid: 767, stack limit = 0xc38d8258)
17 Stack: (0xc38d9f54 to 0xc38da000)
18 9f40: 00002000 c3c105a0 c3c10580
19 9f60: c38d9f78 00000000 c38d9fa4 c38d9f78 c0088f88 c0088bb4 00000000 00000000
20 9f80: 00000000 00002000 bef07c80 00000003 00000003 c002c0e4 00000000 c38d9fa8
21 9fa0: c002bf40 c0088f4c 00002000 bef07c80 00000003 bef07c80 00002000 00000000
22 9fc0: 00002000 bef07c80 00000003 00000000 00000000 00000001 00000001 00000003
23 9fe0: 00000000 bef07c6c 0000266c 401adab0 60000010 00000003 00000000 00000000
24 Backtrace: invalid frame pointer 0xffffffff
25 Code: ebffff86 e3500000 e1a07000 da000015 (e594500c)
26 Segmentation fault
不过这次惊讶却令人大为不解。OOP竟然说出错的地方在vfs_read（要知道它可是大拿们千锤百炼的内核代码），这怎么可能？哈哈，万能的内核也不能追踪函数调用栈了，这是为什么？其实问题出在faulty_read的43行，它导致入栈的r4、r5、r6、fp全部变为了0xffffffff，ip、lr的值未变，这样一来faulty_read函数能够成功返回到它的调用者——vfs_read。但是可怜的vfs_read（忠实的APTCS规则遵守者）并不知道它的r4、r5、r6已经被万恶的faulty_read改变，这样下去vfs_read命运就可想而知了——必死无疑！虽然内核很有能力，但缺少了正确的fp的帮助，它也无法追踪函数调用栈。
36 ssize_t faulty_read(struct file *filp, char __user *buf,
37 size_t count, loff_t *pos)
38 {
39 int ret
40 char stack_buf[4]
41
42
43 memset(stack_buf, 0xff, 20)
44 if (count >4)
45 count = 4
46 ret = copy_to_user(buf, stack_buf, count)
47 if (!ret)
48 return count
49 return ret
50 }
00000000 :
0: e1a0c00dmov ip, sp
4: e92dd870stmdb sp!, {r4, r5, r6, fp, ip, lr, pc}
8: e24cb004sub fp, ip, #4 0×4
c: e24dd004sub sp, sp, #4 0×4，这里为stack_buf[]在栈上分配1个字的空间，局部变量ret使用寄存器存储，因此就不在栈上分配空间了
10: e24b501csub r5, fp, #28 0x1c
14: e1a04001mov r4, r1
18: e1a06002mov r6, r2
1c: e3a010ffmov r1, #2550xff
20: e3a02014mov r2, #20 0×14
24: e1a00005mov r0, r5
28: ebfffffebl 28 //这里在调用memset
78: e89da878ldmia sp, {r3, r4, r5, r6, fp, sp, pc}
这次OOP，深刻地认识到：
内核能力超强，但它不是，也不可能是万能的。所以即使你能力再强，也要和你的team member搞好关系，否则在关键时候你会倒霉的；
出错的是faulty_read，vfs_read却做了替罪羊。所以人不要被表面现象所迷惑，要深入看本质；
内核本来超级健壮，可是你写的驱动是内核的组成部分，由于它出错，结果整体崩盘。所以当你加入一个团队的时候一定要告诫自己，虽然你的角色也许并不重要，但你的疏忽大意将足以令整个非常牛X的团队崩盘。反过来说，当你是team leader的时候，在选团队成员的时候一定要慎重、慎重、再慎重，即使他只是一个小角色。
千万别惹堆栈，它一旦出问题，定位错误将会是一件非常困难的事情。所以，千万别惹你的领导，否则将死得很难看。
从上面的原理图可以看到两个LED的一端连接到电源VSYS上，另一端通过三极管接地，通过控制三极管的基极，可以点亮或关闭LED。两个三极管的基极分别通过底板连接到核心板上Exynos 4412的GPIO GPL2_0和GPK1_1上。
上一章节已经讲过iTOP-4412开发板中GPIO的驱动，LED的驱动里面将会用到上一章节介绍的几个 *** 作GPIO的函数。
LED驱动的入口函数是leds_init，其实现如下：
static int __init leds_init(void)
{
return platform_driver_register(&leds_driver)
}
该函数会调用内核函数platform_driver_register向内核注册一个硬件设备，这个函数的参数是一个platform_driver结构，leds_driver定义如下：
static struct platform_driver leds_driver = {
.probe = leds_probe,
.remove = leds_remove,
.suspend = leds_suspend,
.resume = leds_resume,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
},
}
内核调用platform_driver_register注册硬件设备的时候，最终会调用到platform_driver结构里面的probe探测函数，iTOP-4412开发板的LED驱动里探测函数是leds_probe，定义如下：
static int leds_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret, i
char *banner = "leds Initialize\n"
printk(banner)
for(i=0 i<LED_NUM i++)
{
ret = gpio_request(led_gpios[i], "LED")
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
led_gpios[i], ret)
return ret
}
s3c_gpio_cfgpin(led_gpios[i], S3C_GPIO_OUTPUT)
gpio_set_value(led_gpios[i], 1)
}
ret = misc_register(&leds_dev)
if(ret<0)
{
printk("leds:register device failed!\n")
goto exit
}
return 0
exit:
misc_deregister(&leds_dev)
return ret
}
在这个函数里会使用GPIO的 *** 作函数来配置LED的两个GPIO引脚的功能为输出，默认输出高电平。控制LED的两个GPIO的定义在数组led_gpios中，如下：
static int led_gpios[] = {
EXYNOS4_GPL2(0),
EXYNOS4_GPK1(1),
}
接着回到LED的探测函数往下看，接着会调用misc_register向内核注册字符设备。misc_register函数传递的参数类型是miscdevice，miscdevice被称作杂项设备，嵌入式系统中用得比较多的一种设备驱动。在Linux内核的include/linux目录下有Miscdevice.h文件，要把自己定义的misc device从设备号定义在这里。其实是因为这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴，所有这些设备采用主编号10 ，一起归于misc device，其实misc_register就是用主标号10调用register_chrdev()的。iTOP-4412开发板的LED驱动里miscdevice的结构定义如下：
static struct miscdevice leds_dev = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.fops = &leds_ops,
.name = "leds",
}
从上面的定义可以看到minor次设备号定义成了MISC_DYNAMIC_MINOR，在misc子系统里如果此设备号定义成MISC_DYNAMIC_MINOR，那么在驱动注册的时候，内核会动态的为这个设备分配子设备号。LED驱动会在/devu录下创建设备节点leds。
驱动里面提供了设备文件的几个 *** 作函数open,release,ioctl，上层应用首先调用open函数打开leds设备，然后调用ioctl来设置led的亮灭。leds_ioctl函数的实现如下所示：
long leds_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
printk("debug: leds_ioctl cmd is %d\n" , cmd)
switch(cmd)
{
case 0:
case 1:
if (arg > LED_NUM) {
return -EINVAL
}
gpio_set_value(led_gpios[arg], cmd)
break
default:
return -EINVAL
}
return 0
}
通过上面的代码，可以知道上层应用使用ioctl，需要传递两个参数cmd和arg，cmd是led的状态（0是灭，1是亮），arg是代表 *** 作哪个led。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）