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📁 驱动程序在 Linux 内核里扮演着特殊的角色. 它们是截然不同的"黑盒子", 使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接口. 它们完全隐藏了设备工作的细节. 用户的活动通过一套标准化的调用来进行,
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<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<title>4.5.&#160;调试系统故障-Linux设备驱动第三版（中文版）-开发频道-华星在线</title>
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<meta name="author" content="华星在线 www.21cstar.com QQ:610061171" /> 
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<link rel="start" href="index.html" title="Linux 设备驱动 Edition 3">
<link rel="up" href="ch04.html" title="第&#160;4&#160;章&#160;调试技术">
<link rel="prev" href="ch04s04.html" title="4.4.&#160;使用观察来调试">
<link rel="next" href="ch04s06.html" title="4.6.&#160;调试器和相关工具">
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<div class="navheader">
<table width="100%" summary="Navigation header">
<tr><th colspan="3" align="center">4.5.&#160;调试系统故障</th></tr>
<tr>
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<th width="60%" align="center">第&#160;4&#160;章&#160;调试技术</th>
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</td>
</tr>
</table>
<hr>
</div>
<div class="sect1" lang="zh-cn">
<div class="titlepage"><div><div><h2 class="title" style="clear: both">
<a name="DebuggingSystemFaults.sect"></a>4.5.&#160;调试系统故障</h2></div></div></div>
<p>即便你已使用了所有的监视和调试技术, 有时故障还留在驱动里, 当驱动执行时系统出错. 当发生这个时, 能够收集尽可能多的信息来解决问题是重要的.</p>
<p>注意"故障"不意味着"崩溃". Linux 代码是足够健壮地优雅地响应大部分错误:一个故障常常导致当前进程的破坏而系统继续工作. 系统可能崩溃, 如果一个故障发生在一个进程的上下文之外, 或者如果系统的一些至关重要的部分毁坏了. 但是当是一个驱动错误导致的问题, 它常常只会导致不幸使用驱动的进程的突然死掉. 当进程被销毁时唯一无法恢复的破坏是分配给进程上下文的一些内存丢失了; 例如, 驱动通过 kmalloc 分配的动态列表可能丢失. 但是, 因为内核为任何一个打开的设备在进程死亡时调用关闭操作, 你的驱动可以释放由 open 方法分配的东西.</p>
<p>尽管一个 oops 常常都不会关闭整个系统, 你很有可能发现在发生一次后需要重启系统. 一个满是错误的驱动能使硬件处于不能使用的状态, 使内核资源处于不一致的状态, 或者, 最坏的情况, 在随机的地方破坏内核内存. 常常你可简单地卸载你的破驱动并且在一次 oops 后重试. 然而, 如果你看到任何东西建议说系统作为一个整体不太好了, 你最好立刻重启.</p>
<p>我们已经说过, 当内核代码出错, 一个提示性的消息打印在控制台上. 下一节解释如何解释并利用这样的消息. 尽管它们对新手看来相当模糊, 处理器转储是很有趣的信息, 常常足够来查明一个程序错误而不需要附加的测试.</p>
<div class="sect2" lang="zh-cn">
<div class="titlepage"><div><div><h3 class="title">
<a name="OopsMessages.scet"></a>4.5.1.&#160;oops 消息</h3></div></div></div>
<p>大部分 bug 以解引用 NULL 指针或者使用其他不正确指针值来表现自己的. 此类 bug 通常的输出是一个 oops 消息.</p>
<p>处理器使用的任何地址几乎都是一个虚拟地址, 通过一个复杂的页表结构映射为物理地址(例外是内存管理子系统自己使用的物理地址). 当解引用一个无效的指针, 分页机制无法映射指针到一个物理地址, 处理器发出一个页错误给操作系统. 如果地址无效, 内核无法"页入"缺失的地址; 它(常常)产生一个 oops 如果在处理器处于管理模式时发生这个情况.</p>
<p>一个 oops 显示了出错时的处理器状态, 包括CPU 寄存器内容和其他看来不可理解的信息. 消息由错误处理的 printk 语句产生( arch/*/kernel/traps.c )并且如同前面 "printk" 一节中描述的被分派.</p>
<p>我们看一个这样的消息. 这是来自在运行 2.6 内核的 PC 上一个 NULL 指针导致的结果. 这里最相关的信息是指令指针(EIP), 错误指令的地址.</p>
<pre class="screen">
Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
 printing eip:  
d083a064  
Oops: 0002 [#1]  
SMP  
CPU:  0  
EIP:  0060:[&lt;d083a064&gt;]  Not tainted  
EFLAGS: 00010246  (2.6.6)  
EIP is at faulty_write+0x4/0x10 [faulty]  
eax: 00000000  ebx: 00000000  ecx: 00000000  edx: 00000000  
esi: cf8b2460  edi: cf8b2480  ebp: 00000005  esp: c31c5f74  
ds: 007b  es: 007b  ss: 0068  

Process bash (pid: 2086, threadinfo=c31c4000 task=cfa0a6c0) 
Stack: c0150558 cf8b2460 080e9408 00000005 cf8b2480 00000000 cf8b2460 cf8b2460 fffffff7 080e9408 c31c4000 c0150682 cf8b2460 080e9408 00000005 cf8b2480 00000000 00000001 00000005 c0103f8f 00000001 080e9408 00000005 00000005 
Call Trace:
 [&lt;c0150558&gt;] vfs_write+0xb8/0x130
 [&lt;c0150682&gt;] sys_write+0x42/0x70
 [&lt;c0103f8f&gt;] syscall_call+0x7/0xb

Code: 89 15 00 00 00 00 c3 90 8d 74 26 00 83 ec 0c b8 00 a6 83 d0 
</pre>
<p>写入一个由坏模块拥有的设备而产生的消息, 一个故意用来演示失效的模块. faulty.c 的 write 方法的实现是琐细的:</p>
<pre class="programlisting">
ssize_t faulty_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
        /* make a simple fault by dereferencing a NULL pointer */
        *(int *)0 = 0;
        return 0;
}
</pre>
<p>如你能见, 我们这里做的是解引用一个 NULL 指针. 因为 0 一直是一个无效的指针值, 一个错误发生, 由内核转变为前面展示的 oops 消息. 调用进程接着被杀掉.</p>
<p>错误模块有不同的错误情况在它的读实现中:</p>
<pre class="programlisting">
ssize_t faulty_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    int ret;
    char stack_buf[4];

    /* Let's try a buffer overflow */
    memset(stack_buf, 0xff, 20);
    if (count &gt; 4)

        count = 4; /* copy 4 bytes to the user */
    ret = copy_to_user(buf, stack_buf, count);
    if (!ret)

        return count;
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