內(nèi)核的調(diào)試, 其本質(zhì)是內(nèi)核空間與用戶空間的數(shù)據(jù)交換, 內(nèi)核開(kāi)發(fā)者們提供了多樣的形式來(lái)完成這一功能；

1 內(nèi)核調(diào)試工具

工具和描述
debugfs等文件系統(tǒng)
?? ?提供了 procfs, sysfs, debugfs以及 relayfs 來(lái)與用戶空間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互, 尤其是 debugfs, 這是內(nèi)核開(kāi)發(fā)者們實(shí)現(xiàn)的專門用來(lái)調(diào)試的文件系統(tǒng)接口. 其他的工具或者接口, 多數(shù)都依賴于 debugfs.

printk
?? ?強(qiáng)大的輸出系統(tǒng), 沒(méi)有什么邏輯上的bug是用PRINT解決不了的

ftrace以及其前端工具trace-cmd等
?? ?內(nèi)核提供了 ftrace 工具來(lái)實(shí)現(xiàn)檢查點(diǎn), 事件等的檢測(cè), 這一框架依賴于 debugfs, 他在 debugfs 中的 tracing 子系統(tǒng)中為用戶提供了豐富的操作接口, 我們可以通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和分析. 功能雖然強(qiáng)大, 但是其操作并不是很簡(jiǎn)單, 因此使用者們?yōu)閷?shí)現(xiàn)了 trace-cmd 等前端工具, 簡(jiǎn)化了 ftrace 的使用.

kprobe以及更強(qiáng)大的systemtap
?? ?內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的 krpobe 通過(guò)類似與代碼劫持一樣的技巧, 在內(nèi)核的代碼或者函數(shù)執(zhí)行前后, 強(qiáng)制加上某些調(diào)試信息, 可以很巧妙的完成調(diào)試工作, 這是一項(xiàng)先進(jìn)的調(diào)試技術(shù), 但是仍然有覺(jué)得它不夠好, 劫持代碼需要用驅(qū)動(dòng)的方式編譯并加載, 能不能通過(guò)腳本的方式自動(dòng)生成劫持代碼并自動(dòng)加載和收集數(shù)據(jù), 于是systemtap 出現(xiàn)了. 通過(guò) systemtap 用戶只需要編寫腳本, 就可以完成調(diào)試并動(dòng)態(tài)分析內(nèi)核

kgdb && kgtp
?? ?KGDB 是大名鼎鼎的內(nèi)核調(diào)試工具, KGTP則通過(guò)驅(qū)動(dòng)的方式強(qiáng)化了 gdb的功能, 諸如tracepoint, 打印內(nèi)核變量等.

perf
?? ?erf Event是一款隨 inux內(nèi)核代碼一同發(fā)布和維護(hù)的性能診斷工具, 核社區(qū)維護(hù)和發(fā)展. Perf 不僅可以用于應(yīng)用程序的性能統(tǒng)計(jì)分析, 也可以應(yīng)用于內(nèi)核代碼的性能統(tǒng)計(jì)和分析. 得益于其優(yōu)秀的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 越來(lái)越多的新功能被加入 Perf, 使其已經(jīng)成為一個(gè)多功能的性能統(tǒng)計(jì)工具集
LTTng?? ?LTTng 是一個(gè) Linux 平臺(tái)開(kāi)源的跟蹤工具, 是一套軟件組件, 可允許跟蹤 Linux 內(nèi)核和用戶程序, 并控制跟蹤會(huì)話(開(kāi)始/停止跟蹤、啟動(dòng)/停止事件 等等).

2 用戶空間與內(nèi)核空間數(shù)據(jù)交換的文件系統(tǒng)

內(nèi)核中有三個(gè)常用的偽文件系統(tǒng): procfs, debugfs和sysfs.

文件系統(tǒng)?? ?描述
procfs?? ?The proc filesystem is a pseudo-filesystem which provides an interface to kernel data structures.
sysfs?? ?The filesystem for exporting kernel objects.
debugfs?? ?Debugfs exists as a simple way for kernel developers to make information available to user space.
relayfs?? ?A significantly streamlined version of relayfs was recently accepted into the -mm kernel tree.

? ? 它們都用于Linux內(nèi)核和用戶空間的數(shù)據(jù)交換, 但是適用的場(chǎng)景有所差異：

? ? procfs 歷史最早, 最初就是用來(lái)跟內(nèi)核交互的唯一方式, 用來(lái)獲取處理器、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、進(jìn)程等各種信息.

? ? sysfs 跟 kobject 框架緊密聯(lián)系, 而 kobject 是為設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型而存在的, 所以 sysfs 是為設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)的.

? ? debugfs 從名字來(lái)看就是為 debug 而生, 所以更加靈活.

? ? relayfs 是一個(gè)快速的轉(zhuǎn)發(fā) (relay) 數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng), 它以其功能而得名. 它為那些需要從內(nèi)核空間轉(zhuǎn)發(fā)大量數(shù)據(jù)到用戶空間的工具和應(yīng)用提供了快速有效的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制.
?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux内核调试的方式以及工具学习的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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