Разработка ядра Linux

Некоторые из этих параметров достаточно полезны, такие как отладка работы со слябовым распределителем памяти (slab layer debugging), отладка работы с верхней памятью (high memory debugging), отладка работы с отображаемым на память вводом-выводом (I/O mapping debugging), отладка работы со спин-блокировками (spin-lock debugging) и проверка переполнения стека (stack overflow checking). Однако, один из самых полезных параметров — это проверка перехода в состояние ожидания при захваченной спин-блокировке (sleep-inside-spinlock checking), которая на самом деле выполняет значительно больше работы.

Отладка атомарных операций

Начиная с серии 2.5 в ядре появилась отличная инфраструктура для определения всех типов нарушения атомарности. Вспомните из главы 8, "Введение в синхронизацию выполнения кода ядра", что атомарность означает неделимое выполнение, то есть код выполняется без перерыва до завершения, или не завершается вообще. Код, который удерживает спин-блокировку, или выполняется при запрещенной преемптивности ядра, является атомарным. Во время атомарного выполнения нельзя переходить в состояние ожидания. Ожидание при удерживаемой спин-блокировке — один из вариантов взаимоблокировки.

Благодаря свойствам преемптивности, ядро имеет глобальный счетчик преемптивности. Ядро может быть настроено так, что, если выполняется переход в состояние ожидания, или даже выполняется код, который потенциально может переходить в состояние ожидания при выполнении атомарной операции, то ядро выводит предупреждающее сообщение и обратную трассировку. Потенциальные ошибки, которые детектируются таким образом, включают вызов функции schedule при удерживаемой блокировке, выполнение блокирующего выделения памяти при удерживаемой блокировке, или переход в состояние ожидания при удерживаемой ссылке на данные, связанные с процессором. Эта отладочная инфраструктура может обнаружить очень много ошибок и ее очень рекомендуется использовать.

Следующие конфигурационные параметры позволяют полностью использовать данную возможность.

CONFIG_PREEMPT=y

CONFIG_DEBUG_KERNEL=y

CONFIG_KALLSYMS=y

CONFIG_SPINLOCK_SLEEP=y

Генерация ошибок и выдача информации

Существует несколько подпрограмм ядра, которые позволяют легко сигнализировать о наличии дефектов кода, обеспечивать объявления об ошибках и выводить необходимую информацию. Две наиболее часто используемые — это BUG и BUG_ON. При вызове эти функции создают ситуацию oops, которая проявляется в выводе обратной трассировки стека ядра и сообщения об ошибке. Каким образом эти вызовы генерируют ситуацию oops зависит от аппаратной платформы. Для большинства аппаратных платформ вызовы BUG и BUG_ON определяются как некоторая недопустимая машинная команда, которая приводит к выводу желаемого сообщения oops.

Обычно эти вызовы используются в качестве объявления о наличие ошибки (assertion), чтобы сигнализировать о ситуации, которая не должна произойти.

if (bad_thing)

 BUG;

Или даже так.

BUG_ON(bad_thing);

О более критичной ошибке можно сигнализировать с помощью функции panic. Функция panic печатает сообщение об ошибке и останавливает ядро. Ясно, что эту функцию следует использовать только в самой плохой ситуации.

if (terrible_thing)

 panic("foo is %ld!\n", foo);

Иногда необходимо просто вывести на консоль трассировку стека, чтобы облегчить отладку. В этих случаях используется функция dump_stack. Эта функция отображает на консоль содержимое регистров процессора и обратную трассировку вызовов функций.

if (!debug_check) {

 printk(KERN_DEBUG "выдать некоторую информацию...\n");

 dump_stack;

}

Магическая клавиша SysRq

Использование магической клавиши SysRq, которую можно активизировать с помощью конфигурационного параметра CONFIG_MAGIC_SYSRQ на этапе компиляции, часто позволяет значительно облегчить жизнь. Клавиша SysRq является стандартной на многих клавиатурах. Для аппаратных платформ i386 и PPC ей соответствует комбинация клавиш ALT-PrintScreen. Если указанный конфигурационный параметр активизирован, то специальные комбинации клавиш позволяют взаимодействовать с ядром независимо от того, чем ядро в данный момент нанимается. Это в свою очередь позволяет выполнять некоторые полезные операции даже на неработоспособной системе.

В дополнение к конфигурационному параметру существует вызов sysctl для включения и выключения этого свойства.

echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq