[導(dǎo)讀] 剛剛開始做Linux相關(guān)開發(fā)工作時(shí)，深感Linux內(nèi)核代碼龐大，要加些自己的驅(qū)動(dòng)進(jìn)內(nèi)核代碼樹，常常深陷bug的泥沼難以自拔，今天來分享一下內(nèi)核調(diào)試利器printk的使用心得。

前面一段時(shí)間很忙，后期更文頻率會(huì)漸漸回歸正常頻率，盡量會(huì)保證每周一到兩更。感謝各位朋友的關(guān)注而沒有棄我而去，我定不負(fù)厚愛，會(huì)持續(xù)輸出些日常技術(shù)工作中的心得體會(huì)，如對(duì)朋友們有些許幫助，也煩請(qǐng)幫忙點(diǎn)個(gè)贊或者在看(這并不會(huì)對(duì)各位有何不利的影響哈～～～)，這也是對(duì)我堅(jiān)持持續(xù)輸出的大大激勵(lì)！

printk初接觸

Linux內(nèi)核啟動(dòng)之后常會(huì)看見很多信息打印出來，這在底層是printk子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)現(xiàn)代碼在./kernel/printk/中實(shí)現(xiàn)的。

一個(gè)小小的打印，對(duì)于內(nèi)核而言也需要考慮很多方面，需要考慮到多核、中斷、緩沖以及用戶空間接口。對(duì)于用戶空間接口很多朋友或許會(huì)很疑惑。

其中/dev/kmsg字符設(shè)備就是printk子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)核打印字符設(shè)備。如果利用文件操作寫這個(gè)設(shè)備就最終會(huì)以printk形式輸出，如果讀這個(gè)設(shè)備最終就會(huì)返回printk歷史，你如不信不妨用這個(gè)命令試試:

cat?/dev/kmsg


看到這里或許有朋友會(huì)問，為啥有的文章提到用/proc/kmsg去讀取內(nèi)核打印緩沖區(qū)的日志用以調(diào)試。來分析一下：

/proc/kmsg

/proc/kmsg僅為root用戶提供內(nèi)核日志緩沖區(qū)的只讀操作。等效于通過SYSLOG_ACTION_READ操作調(diào)用[syslog(2)]。

一個(gè)進(jìn)程必須具有超級(jí)用戶特權(quán)才能讀取此文件，并且只有一個(gè)進(jìn)程應(yīng)讀取該文件。如果正在運(yùn)行使用syslog(2)系統(tǒng)調(diào)用記錄內(nèi)核消息的syslog進(jìn)程，則不應(yīng)讀取該文件。

這里補(bǔ)充說一點(diǎn)是，/proc文件系統(tǒng)本質(zhì)上是偽文件系統(tǒng)，它提供了內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。它一般掛載在/proc上。通常情況下，它是由系統(tǒng)自動(dòng)掛載的的，但是也可以使用以下命令手動(dòng)安裝：

?mount?-t?proc?proc?/proc
大部分位于/proc下的文件屬于只讀特性，但也有少部分是可寫的。但是對(duì)于/proc/kmsg而言則是只讀的。

/dev/kmsg

/dev/kmsg提供對(duì)同一內(nèi)核日志緩沖區(qū)的訪問，但以一種更易于使用的方式。每次打開都會(huì)對(duì)讀取進(jìn)行跟蹤，因此可以并行讀取多個(gè)進(jìn)程，并且在讀取條目時(shí)不會(huì)將其從緩沖區(qū)中刪除。/dev/kmsg還提供對(duì)日志緩沖區(qū)的寫訪問權(quán)，因此可用于將條目添加到日志緩沖區(qū)。

那么為什么兩者都存在，以及為什么一個(gè)存在于/proc中和而另一個(gè)存在于/dev中，/proc/kmsg是歷史設(shè)計(jì)，而/dev/kmsg是較新引入的，被設(shè)計(jì)為日志緩沖區(qū)的可用接口。該接口也實(shí)現(xiàn)了用戶空間添加記錄進(jìn)內(nèi)核日志系統(tǒng)的可能。

其代碼實(shí)現(xiàn)也可以簡(jiǎn)單來瞅瞅：

printk使用

printk怎么打印的呢？想必做嵌入式開發(fā)的一定熟悉printf函數(shù)，那么從范式上printk也比較類似，但也有很多不同。且看：

內(nèi)核打印，界定了日志級(jí)別，其語法范式：

printk([KERN_LOG_LEVEL]?"Message:?%s\n",?arg);
比如：

printk(KERN_DEBUG?“Here?is:?%s:%i\n”,?__FILE__,?__LINE__);
那么有哪些日志級(jí)別，又各有何區(qū)別呢？

日志級(jí)別

級(jí)別	宏名	描述
0	KERN_EMERG	最高級(jí)別，系統(tǒng)遇到緊急狀況，嚴(yán)重時(shí)可能掛機(jī)了
1	KERN_ALERT	告警級(jí)別，需要立即關(guān)注或處置
2	KERN_CRIT	critical 情況，比較緊急
3	KERN_ERR	當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某個(gè)錯(cuò)誤
4	KERN_WARNING	warning中文也會(huì)翻譯成警告，但是緊急程度級(jí)別比Alert低，
5	KERN_NOTICE	正常操作但或許需要注意的一些操作
6	KERN_INFO	信息提示級(jí)別，比如驅(qū)動(dòng)指示一下做了什么操作
7	KERN_DEBUG	調(diào)試信息

對(duì)于這個(gè)表，或許剛使用時(shí)會(huì)不知所措，這么多級(jí)別到底該傳入什么級(jí)別呢？我的理解如果是自己定義的驅(qū)動(dòng)按照字面意思理解，靈活使用即可。唯一需要注意的時(shí)候，不同的級(jí)別打印或許在控制臺(tái)會(huì)有不同的體現(xiàn)，這取決于控制臺(tái)打印的配置。

格式化

下面內(nèi)容來源于./Documentation/printk-formats.txt,整理于此方便使用：

• 基本變量

類型	格式化
int	%d 或 %x
unsigned int	%u 或 %x
long	%ld 或 %lx
unsigned long	%lu 或 %lx
long long	%lld 或 %llx
unsigned long long	%llu 或 %llx
size_t	%zu 或 %zx
ssize_t	%zd 或 %zx
s32	%d 或 %x
u32	%u 或 %x
s64	%lld 或 %llx
u64	%llu 或 %llx

注意：內(nèi)核打印不支持浮點(diǎn)，%n也不支持，%e, %f, %g, %a也不支持，如使用了會(huì)導(dǎo)致WARN。

• 指針

類型	格式化
%p	打印基本指針
%pF	versatile_init 0x0/0x110
%pf	versatile_init
%pS	versatile_init 0x0/0x110
%pSR	versatile_init 0x9/0x110
%ps	versatile_init
%pB	prev_fn_of_versatile_init 0x88/0x88

除上面描述的這些格式化，printk還支持格式化打印塊設(shè)備名、IPv4、IPv6地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬性、MAC/FDDI地址、UUID/GUID地址等等。如需要用到可查閱該文檔獲取更為詳細(xì)的信息。

修改控制臺(tái)打印級(jí)別

運(yùn)行時(shí)修改

在調(diào)試過程中，或許會(huì)發(fā)現(xiàn)有的printk信息沒有打印出來，那么肯定是默認(rèn)運(yùn)行中內(nèi)核控制臺(tái)printk打印級(jí)別低于代碼中使用的級(jí)別，那么如果不想重新編譯內(nèi)核，有沒有辦法動(dòng)態(tài)修改呢？來看看怎么修改：

在/proc/sys/kernel/printk文件中，有4個(gè)屬性分別對(duì)應(yīng)：

• 當(dāng)前控制臺(tái)日志級(jí)別
• 默認(rèn)日志級(jí)別
• 最小日志級(jí)別
• 啟動(dòng)階段默認(rèn)日志級(jí)別

使用下面命令可以當(dāng)前控制臺(tái)printk日志級(jí)別：

echo?6?>?/proc/sys/kernel/printk
這里傳入6，表示小于6級(jí)別的打印都將會(huì)被打印出來。這里可以根據(jù)需要傳入不同的值。取值參見前表<日志級(jí)別>。如想將所有的信息都打印出來，傳入8即可，如：

echo?8?>?/proc/sys/kernel/printk
如果你想將這些打印記錄進(jìn)一個(gè)文件，則可以使用klogd進(jìn)行重定向，比如：

klogd?-o?-f?./kernel.msg


編譯修改

如果你想將某一模塊的內(nèi)核打印在編譯時(shí)使能，這樣做的好處是在模塊加載過程中的所有的信息在控制臺(tái)都可以看到，你還可以增加你感興趣的代碼添加打印信息，用以輔助調(diào)試。這怎么實(shí)現(xiàn)呢？

這里需要去看看你的內(nèi)核模塊代碼是以何種方式去調(diào)用printk的，比如有的代碼這樣調(diào)用：

static?int?tea5764_i2c_probe(struct?i2c_client?*client,
????????const?struct?i2c_device_id?*id)
{
?struct?tea5764_device?*radio;
?struct?v4l2_device?*v4l2_dev;
?struct?v4l2_ctrl_handler?*hdl;
?struct?tea5764_regs?*r;
?int?ret;

?PDEBUG("probe");
?.....
這里的PDEBUG其實(shí)就是printk的一種宏重包裝：

#define?PINFO(format,?...)\
?printk(KERN_INFO?KBUILD_MODNAME?":?"\
??DRIVER_VERSION?":?"?format?"\n",?##?__VA_ARGS__)
#define?PWARN(format,?...)\
?printk(KERN_WARNING?KBUILD_MODNAME?":?"\
??DRIVER_VERSION?":?"?format?"\n",?##?__VA_ARGS__)
#?define?PDEBUG(format,?...)\
?printk(KERN_DEBUG?KBUILD_MODNAME?":?"\
??DRIVER_VERSION?":?"?format?"\n",?##?__VA_ARGS__)
還有的是這樣：

static?int?ad9467_spi_read(struct?spi_device?*spi,?unsigned?reg)
{
?unsigned?char?buf[3];
?int?ret;

?if?(spi)?{
??buf[0]?=?0x80?|?(reg?>>?8);
??buf[1]?=?reg?