linux kernel 没有输出信息 怎么调试

最近工作在调试usb虚拟串口，让其作为kernel启动的调试串口，以及user空间的输入输出控制台。

利用这个机会，学习下printk如何选择往哪个console输出以及user空间下控制台如何选择，记录与此，与大家共享，也方便自己以后翻阅。

Kernel版本号：3.4.55

依照我的思路（还是时间顺序）分了4部分，指定kernel调试console ， kernel下printk console的选择 ，kernel下console的注册，user空间console的选择。

一 指定kernel调试console

首先看kernel启动时如何获取和处理指定的console参数。

kernel的启动参数cmdline可以指定调试console，如指定‘console=ttyS0,115200’,

kernel如何解析cmdline，我之前写了一篇博文如下：

http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/41142801

根据之前的分析，cmdline中有console=xxx，start_kernel中parse_args遍历.init.setup段所有obs_kernel_param。

kernel/printk.c中注册了‘console=’的解析函数console_setup（注册了obs_kernel_param），所以匹配成功，会调用console_setup来解析，如下：

[cpp] view plain copy

static int __init console_setup(char *str)

{

char buf[sizeof(console_cmdline[0].name) + 4]/* 4 for index */

char *s, *options, *brl_options = NULL

int idx

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE

if (!memcmp(str, "brl,", 4)) {

brl_options = ""

str += 4

} else if (!memcmp(str, "brl=", 4)) {

brl_options = str + 4

str = strchr(brl_options, ',')

if (!str) {

printk(KERN_ERR "need port name after brl=\n")

return 1

}

*(str++) = 0

}

#endif

/*

* Decode str into name, index, options.

*/

if (str[0] >= '0' &&str[0] <= '9') {

strcpy(buf, "ttyS")

strncpy(buf + 4, str, sizeof(buf) - 5)

} else {

strncpy(buf, str, sizeof(buf) - 1)

}

buf[sizeof(buf) - 1] = 0

if ((options = strchr(str, ',')) != NULL)

*(options++) = 0

#ifdef __sparc__

if (!strcmp(str, "ttya"))

strcpy(buf, "ttyS0")

if (!strcmp(str, "ttyb"))

strcpy(buf, "ttyS1")

#endif

for (s = buf*ss++)

if ((*s >= '0' &&*s <= '9') || *s == ',')

break

idx = simple_strtoul(s, NULL, 10)

*s = 0

__add_preferred_console(buf, idx, options, brl_options)

console_set_on_cmdline = 1

return 1

}

__setup("console=", console_setup)

参数是console=的值字符串，如“ttyS0,115200”,console_setup对console=参数值做解析，以ttyS0,115200为例，最后buf=“ttyS”，idx=0,options="115200",brl_options=NULL。调用__add_preferred_console如下：

[cpp] view plain copy

/*

* If exclusive_console is non-NULL then only this console is to be printed to.

*/

static struct console *exclusive_console

/*

* Array of consoles built from command line options (console=)

*/

struct console_cmdline

{

charname[8] /* Name of the driver */

int index /* Minor dev. to use*/

char*options /* Options for the driver */

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE

char*brl_options /* Options for braille driver */

#endif

}

#define MAX_CMDLINECONSOLES 8

static struct console_cmdline console_cmdline[MAX_CMDLINECONSOLES]

static int selected_console = -1

static int preferred_console = -1

int console_set_on_cmdline

EXPORT_SYMBOL(console_set_on_cmdline)

static int __add_preferred_console(char *name, int idx, char *options,

char *brl_options)

{

struct console_cmdline *c

int i

/*

* See if this tty is not yet registered, and

* if we have a slot free.

*/

for (i = 0i <MAX_CMDLINECONSOLES &&console_cmdline[i].name[0]i++)

if (strcmp(console_cmdline[i].name, name) == 0 &&

console_cmdline[i].index == idx) {

if (!brl_options)

selected_console = i

return 0

}

if (i == MAX_CMDLINECONSOLES)

return -E2BIG

if (!brl_options)

selected_console = i

c = &console_cmdline[i]

strlcpy(c->name, name, sizeof(c->name))

c->options = options

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE

c->brl_options = brl_options

#endif

c->index = idx

return 0

}

kernel利用结构体数组console_cmdline[8],最多可支持8个cmdline传入的console参数。

__add_preferred_console将name idx options保存到数组下一个成员console_cmdline结构体中，如果数组中已有重名，则不添加，并置selected_console为最新添加的console_cmdline的下标号。

比如cmdline中有“console=ttyS0,115200 console=ttyS1,9600”

则在console_cmdline[8]数组中console_cmdline[0]代表ttyS0，console_cmdline[1]代表ttyS1，而selected_console=1.

二 kernel下printk console的选择

kernel下调试信息是通过printk输出，如果要kernel正常打印，则需要搞明白printk怎么选择输出的设备。

关于printk的实现原理，我在刚工作的时候写过一篇博文，kernel版本是2.6.21的，但是原理还是一致的，可供参考：

http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/7970341

printk首先将输出内容添加到一个kernel缓冲区中，叫log_buf，log_buf相关代码如下：

[cpp] view plain copy

#define MAX_CMDLINECONSOLES 8

static struct console_cmdline console_cmdline[MAX_CMDLINECONSOLES]

static int selected_console = -1

static int preferred_console = -1

int console_set_on_cmdline

EXPORT_SYMBOL(console_set_on_cmdline)

/* Flag: console code may call schedule() */

static int console_may_schedule

#ifdef CONFIG_PRINTK

static char __log_buf[__LOG_BUF_LEN]

static char *log_buf = __log_buf

static int log_buf_len = __LOG_BUF_LEN

static unsigned logged_chars/* Number of chars produced since last read+clear operation */

static int saved_console_loglevel = -1

log_buf的大小由kernel menuconfig配置，我配置的CONFIG_LOG_BUF_SHIFT为17，则log_buf为128k。

printk内容会一直存在log_buf中，log_buf满了之后则会从头在开始存，覆盖掉原来的数据。

根据printk的实现原理，printk最后调用console_unlock实现log_buf数据刷出到指定设备。

这里先不关心printk如何处理log buf数据(比如添加内容级别)，只关心printk如何一步步找到指定的输出设备，根据printk.c代码，可以找到如下线索。

printk->vprintk->console_unlock->call_console_drivers->_call_console_drivers->_call_console_drivers->__call_console_drivers

看线索最底层__call_console_drivers代码。如下：

[cpp] view plain copy

/*

* Call the console drivers on a range of log_buf

*/

static void __call_console_drivers(unsigned start, unsigned end)

{

struct console *con

for_each_console(con) {

if (exclusive_console &&con != exclusive_console)

continue

if ((con->flags &CON_ENABLED) &&con->write &&

(cpu_online(smp_processor_id()) ||

(con->flags &CON_ANYTIME)))

con->write(con, &LOG_BUF(start), end - start)

}

}

for_each_console定义如下：

[cpp] view plain copy

/*

* for_each_console() allows you to iterate on each console

*/

#define for_each_console(con) \

for (con = console_driverscon != NULLcon = con->next)

遍历console_drivers链表所有console struct，如果有exclusive_console，则调用与exclusive_console一致console的write，

如果exclusive_console为NULL，则调用所有ENABLE的console的write方法将log buf中start到end的内容发出。

可以看出，execlusive_console来指定printk输出唯一console，如果未指定，则向所有enable的console写。

默认情况下execlusive_console=NULL，所以printk默认是向所有enable的console写！

只有一种情况是指定execlusive_console，就是在console注册时，下面会讲到。

到这里就很明了了，kernel下每次printk打印，首先存log_buf，然后遍历console_drivers，找到合适console(execlusive_console或所有enable的)，刷出log。

console_drivers链表的成员是哪里来的，谁会指定execulsive_console？接着来看下一部分，kernel下console的注册

按住 Alt-Print 的时候就相当于按住了 Sys Rq 键，这个时候输入的一切都会直接由 Linux内核来处理，它可以进行许多低级 *** 作。这个方法可以在各种情况下安全地重启计算机，具体 *** 作如下:

1、shutdown命令安全地将系统关机。在系统关机前使用shutdown命令﹐系统管理员会通知所有登录的用户系统将要关闭。并且login指令会被冻结，即新的用户不能再登录。

2、halt——最简单的关机命令，其实halt就是调用shutdown -h。halt执行时﹐杀死应用进程﹐执行sync系统调用﹐文件系统写 *** 作完成后就会停止内核。

3、reboot的工作过程差不多跟halt一样，不过它是引发主机重启，而halt是关机。它 的参数与halt相差不多。

4、init是所有进程的祖先，它的进程号始终为1， init 0为关机，init 1为重启。

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