上一篇我們大概聊了如何寫一個簡單的字符設(shè)備驅(qū)動溃肪，我們不是神算谈，寫代碼肯定會出現(xiàn)問題糠雨，我們需要在編寫代碼的過程中不斷調(diào)試。在普通的c應(yīng)用程序中奖亚，我們經(jīng)常使用printf來輸出信息崎场，或者使用gdb來調(diào)試程序，那么驅(qū)動程序如何調(diào)試呢遂蛀？我們知道在調(diào)試程序時經(jīng)常遇到的問題就是野指針或者數(shù)組越界帶來的問題谭跨，在應(yīng)用程序中運行這種程序就會報segmentation fault的錯誤，而由于驅(qū)動程序的特殊性李滴，出現(xiàn)此類情況后往往會直接造成系統(tǒng)宕機螃宙，并會拋出oops信息。那么我們?nèi)绾蝸矸治鰋ops信息呢所坯，甚至根據(jù)oops信息來定位具體的出錯的代碼行呢谆扎？下面就根據(jù)一個簡單的實例來說明如何調(diào)試驅(qū)動程序。
如何根據(jù)Oops定位代碼行
我們借用linux設(shè)備驅(qū)動第二篇：構(gòu)造和運行模塊里面的hello world程序來演示出錯的情況芹助，含有錯誤代碼的hello world如下
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static int hello_init(void)
{
char *p = NULL;
memcpy(p, "test", 4);
printk(KERN_ALERT "Hello, world\n");
return 0;
}
static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_ALERT "Goodbye, cruel world\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
Makefile文件如下：
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := helloworld.o
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions modules.order Module.symvers
很明顯堂湖，以上代碼的第8行是一個空指針錯誤。insmod后會出現(xiàn)下面的oops信息：
[ 459.516441] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at (null)
[ 459.516445]
[ 459.516448] PGD 0
[ 459.516450] Oops: 0002 [#1] SMP
[ 459.516452] Modules linked in: helloworld(OE+) vmw_vsock_vmci_transport vsock coretemp crct10dif_pclmul crc32_pclmul ghash_clmulni_intel aesni_intel vmw_balloon snd_ens1371 aes_x86_64 lrw snd_ac97_codec gf128mul glue_helper ablk_helper cryptd ac97_bus gameport snd_pcm serio_raw snd_seq_midi snd_seq_midi_event snd_rawmidi snd_seq snd_seq_device snd_timer vmwgfx btusb ttm snd drm_kms_helper drm soundcore shpchp vmw_vmci i2c_piix4 rfcomm bnep bluetooth 6lowpan_iphc parport_pc ppdev mac_hid lp parport hid_generic usbhid hid psmouse ahci libahci floppy e1000 vmw_pvscsi vmxnet3 mptspi mptscsih mptbase scsi_transport_spi pata_acpi [last unloaded: helloworld]
[ 459.516476] CPU: 0 PID: 4531 Comm: insmod Tainted: G OE 3.16.0-33-generic #44~14.04.1-Ubuntu
[ 459.516478] Hardware name: VMware, Inc. VMware Virtual Platform/440BX Desktop Reference Platform, BIOS 6.00 05/20/2014
[ 459.516479] task: ffff88003821f010 ti: ffff880038fa0000 task.ti: ffff880038fa0000
[ 459.516480] RIP: 0010:[<ffffffffc061400d>] [<ffffffffc061400d>] hello_init+0xd/0x30 [helloworld]
[ 459.516483] RSP: 0018:ffff880038fa3d40 EFLAGS: 00010246
[ 459.516484] RAX: ffff88000c31d901 RBX: ffffffff81c1a020 RCX: 000000000004b29f
[ 459.516485] RDX: 000000000004b29e RSI: 0000000000000017 RDI: ffffffffc0615024
[ 459.516485] RBP: ffff880038fa3db8 R08: 0000000000015e80 R09: ffff88003d615e80
[ 459.516486] R10: ffffea000030c740 R11: ffffffff81002138 R12: ffff88000c31d0c0
[ 459.516487] R13: 0000000000000000 R14: ffffffffc0614000 R15: ffffffffc0616000
[ 459.516488] FS: 00007f8a6fa86740(0000) GS:ffff88003d600000(0000) knlGS:0000000000000000
[ 459.516489] CS: 0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
[ 459.516490] CR2: 0000000000000000 CR3: 0000000038760000 CR4: 00000000003407f0
[ 459.516522] DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
[ 459.516524] DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
[ 459.516524] Stack:
[ 459.516537] ffff880038fa3db8 ffffffff81002144 0000000000000001 0000000000000001
[ 459.516540] 0000000000000001 ffff880028ab5040 0000000000000001 ffff880038fa3da0
[ 459.516541] ffffffff8119d0b2 ffffffffc0616018 00000000bd1141ac ffffffffc0616018
[ 459.516543] Call Trace:
[ 459.516548] [<ffffffff81002144>] ? do_one_initcall+0xd4/0x210
[ 459.516550] [<ffffffff8119d0b2>] ? __vunmap+0xb2/0x100
[ 459.516554] [<ffffffff810ed9b1>] load_module+0x13c1/0x1b80
[ 459.516557] [<ffffffff810e9560>] ? store_uevent+0x40/0x40
[ 459.516560] [<ffffffff810ee2e6>] SyS_finit_module+0x86/0xb0
[ 459.516563] [<ffffffff8176be6d>] system_call_fastpath+0x1a/0x1f
[ 459.516564] Code: <c7> 04 25 00 00 00 00 74 65 73 74 31 c0 48 89 e5 e8 a2 86 14 c1 31
[ 459.516573] RIP [<ffffffffc061400d>] hello_init+0xd/0x30 [helloworld]
[ 459.516575] RSP <ffff880038fa3d40>
[ 459.516576] CR2: 0000000000000000
[ 459.516578] ---[ end trace 7c52cc8624b7ea60 ]---
下面簡單分析下oops信息的內(nèi)容状土。
由BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at (null)知道出錯的原因是使用了空指針无蜂。標紅的部分確定了具體出錯的函數(shù)。Modules linked in: helloworld表明了引起oops問題的具體模塊蒙谓。call trace列出了函數(shù)的調(diào)用信息斥季。這些信息中其中標紅的部分是最有用的，我們可以根據(jù)其信息找到具體出錯的代碼行累驮。下面就來說下酣倾，如何定位到具體出錯的代碼行。
第一步我們需要使用objdump把編譯生成的bin文件反匯編谤专，我們這里就是helloworld.o躁锡，如下命令把反匯編信息保存到err.txt文件中：
objdump helloworld.o -D > err.txt
err.txt內(nèi)容如下：
helloworld.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
<span style="color:#ff0000;">0000000000000000 <init_module>:</span>
0: e8 00 00 00 00 callq 5 <init_module+0x5>
5: 55 push %rbp
6: 48 c7 c7 00 00 00 00 mov $0x0,%rdi
d: c7 04 25 00 00 00 00 movl $0x74736574,0x0
14: 74 65 73 74
18: 31 c0 xor %eax,%eax
1a: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
1d: e8 00 00 00 00 callq 22 <init_module+0x22>
22: 31 c0 xor %eax,%eax
24: 5d pop %rbp
25: c3 retq
26: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
2d: 00 00 00
<cleanup_module>:
30: e8 00 00 00 00 callq 35 <cleanup_module+0x5>
35: 55 push %rbp
36: 48 c7 c7 00 00 00 00 mov $0x0,%rdi
3d: 31 c0 xor %eax,%eax
3f: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
42: e8 00 00 00 00 callq 47 <cleanup_module+0x17>
47: 5d pop %rbp
48: c3 retq
Disassembly of section .rodata.str1.1:
<.rodata.str1.1>:
0: 01 31 add %esi,(%rcx)
2: 48 rex.W
3: 65 gs
4: 6c insb (%dx),%es:(%rdi)
5: 6c insb (%dx),%es:(%rdi)
6: 6f outsl %ds:(%rsi),(%dx)
7: 2c 20 sub $0x20,%al
9: 77 6f ja 7a <cleanup_module+0x4a>
b: 72 6c jb 79 <cleanup_module+0x49>
d: 64 0a 00 or %fs:(%rax),%al
10: 01 31 add %esi,(%rcx)
12: 47 6f rex.RXB outsl %ds:(%rsi),(%dx)
14: 6f outsl %ds:(%rsi),(%dx)
15: 64 fs
16: 62 (bad)
17: 79 65 jns 7e <cleanup_module+0x4e>
19: 2c 20 sub $0x20,%al
1b: 63 72 75 movslq 0x75(%rdx),%esi
1e: 65 gs
1f: 6c insb (%dx),%es:(%rdi)
20: 20 77 6f and %dh,0x6f(%rdi)
23: 72 6c jb 91 <cleanup_module+0x61>
25: 64 0a 00 or %fs:(%rax),%al
Disassembly of section .modinfo:
<__UNIQUE_ID_license0>:
0: 6c insb (%dx),%es:(%rdi)
1: 69 63 65 6e 73 65 3d imul $0x3d65736e,0x65(%rbx),%esp
8: 44 75 61 rex.R jne 6c <cleanup_module+0x3c>
b: 6c insb (%dx),%es:(%rdi)
c: 20 42 53 and %al,0x53(%rdx)
f: 44 2f rex.R (bad)
11: 47 50 rex.RXB push %r8
13: 4c rex.WR
...
Disassembly of section .comment:
<.comment>:
0: 00 47 43 add %al,0x43(%rdi)
3: 43 3a 20 rex.XB cmp (%r8),%spl
6: 28 55 62 sub %dl,0x62(%rbp)
9: 75 6e jne 79 <cleanup_module+0x49>
b: 74 75 je 82 <cleanup_module+0x52>
d: 20 34 2e and %dh,(%rsi,%rbp,1)
10: 38 2e cmp %ch,(%rsi)
12: 32 2d 31 39 75 62 xor 0x62753931(%rip),%ch # 62753949 <cleanup_module+0x62753919>
18: 75 6e jne 88 <cleanup_module+0x58>
1a: 74 75 je 91 <cleanup_module+0x61>
1c: 31 29 xor %ebp,(%rcx)
1e: 20 34 2e and %dh,(%rsi,%rbp,1)
21: 38 2e cmp %ch,(%rsi)
23: 32 00 xor (%rax),%al
Disassembly of section __mcount_loc:
<__mcount_loc>:
由oops信息我們知道出錯的地方是hello_init的地址偏移0xd。而有dump信息知道置侍，hello_init的地址即init_module的地址映之，因為hello_init即本模塊的初始化入口，如果在其他函數(shù)中出錯墅垮，dump信息中就會有相應(yīng)符號的地址惕医。由此我們得到出錯的地址是0xd，下一步我們就可以使用addr2line來定位具體的代碼行：
addr2line -C -f -e helloworld.o d
其他調(diào)試手段
以上就是通過oops信息來獲取具體的導(dǎo)致崩潰的代碼行算色，這種情況都是用在遇到比較嚴重的錯誤導(dǎo)致內(nèi)核掛掉的情況下使用的抬伺，另外比較常用的調(diào)試手段就是使用printk來輸出打印信息。printk的使用方法類似printf灾梦，只是要注意一下打印級別峡钓，詳細介紹在linux設(shè)備驅(qū)動第二篇：構(gòu)造和運行模塊中已有描述妓笙，另外需要注意的是大量使用printk會嚴重拖慢系統(tǒng)，所以使用過程中也要注意能岩。
以上兩種調(diào)試手段是我工作中最常用的寞宫，還有一些其他的調(diào)試手段，例如使用/proc文件系統(tǒng)拉鹃，使用trace等用戶空間程序辈赋，使用gdb，kgdb等膏燕，這些調(diào)試手段一般不太容易使用或者不太方便使用钥屈，所以這里就不在介紹了。
介紹完驅(qū)動的調(diào)試方法后坝辫，下一篇會介紹下linux驅(qū)動的并發(fā)與競態(tài)篷就，歡迎關(guān)注
