使用动态输出打印内核的DEBUG信息

简介

printk()是许多嵌入式开发人员喜欢使用的一种调试方法。然而，使用printk()进行调试时，每次都需要重新编译内核，这非常不方便。为了解决这个问题，我们可以使用动态输出来方便地打印内核的调试信息，而无需重新编译内核。

要启用动态输出功能，内核需要添加CONFIG_DYNAMIC_DEBUG选项。一旦启用了该选项，pr_debug()、dev_dbg()、print_hex_dump_debug()和print_hex_dump_bytes()等函数中的所有信息都可以通过动态方式进行打印，而无需重新编译内核。

动态输出功能可以在运行时根据需要进行配置和控制，这样就可以更灵活地调试和分析内核的运行情况。通过使用动态输出，我们可以根据具体的调试需求，选择性地打印出相关的调试信息，而不会增加系统的负担或产生额外的开销。

使用动态输出，嵌入式开发人员可以更方便地进行调试和故障排除，提高开发效率和调试效果。它为开发人员提供了一种更加灵活和高效的调试手段，以更快地定位和解决问题。

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 != "=_"' /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。

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