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【干货】Linux编程时遇到“Oops”提示该如何排查?

导读: 各位工程师在Linux下开发程序时,有没有遇到由于系统中存在某些小故障而跳出了“Oops”提示的情况,此时你是如何排查故障?一行行的查看代码吗?其实不用那么复杂,本文将为你介绍一种高效的Linux编程的故障排除方法。

各位工程师在Linux下开发程序时,有没有遇到由于系统中存在某些小故障而跳出了“Oops”提示的情况,此时你是如何排查故障?一行行的查看代码吗?其实不用那么复杂,本文将为你介绍一种高效的Linux编程的故障排除方法。

在分析Oops之前,我们先来看以下这么一个例子,使用GPIO的中断做掉电检测,参考《嵌入式Linux开发教程下册》的驱动框架,设计如下程序框图:

这个框架设计之初的理想流程为:应用启动->程序初始化->应用open设备->等待中断事件,但实际项目开发时,往往发生许许多多不可预测的事情。

举个案例:

小王正在调Qt应用,发现老王的进程老在打印,那就不让老王的进程开机自启动,调了两三天后,不定时地提示个Oops提示,小王按照“以前代码不出现,新加的出现,那么起因绝对在新代码内”的惯性思维,认为是新加的Qt导致的,然后小王就不断测试,不断查找bug中.......这样就过去了十年。

但原因其实是小王没有open设备,即驱动层没有初始化定时器队列,那么中断处理函数中50ms触发的队列就为一个空值,空指针时Linux内核当然“哎呦”一下提醒你了,而不定时地提示其实就是因为电源不定时地松动,gpio检测到掉电了所以触发了中断。

实际上,这样的案例十分常见,原本想A->B->C,实际使用是A->D->C,又或者驱动中有某个变量忘记初始化等等,这时分析Oops就可以十分快速地解决问题。那接下来我们就用Linux中标准驱动去触发一个Oops,对的你没看错,Linux内核标准源码也存在这样的异常,而且我们也可以去修复这样的问题。

使用EasyARM-iMX283开发板,内核源码为光盘内的Linux-2.6.35.3.tar.bz2,编译方法请参考光盘资料,我们需要把lcd的背光驱动修改为ko模式。

烧录完新内核,加载新编译出来的drivers/video/backlight/mxs_bl.ko文件就会提示以下Oops信息:

乍看之下,这段信息跟乱码差不多,但只要你一层层地分析,你就会发现,这些信息已经告诉了我们错误的原因。接下来就开始我们的Oops分析之旅。

1

主要错误信息

用于提示错误的类型,这里表示使用空指针。

2

操作入口

用于提示错误的操作,这里表示加载mxs_bl模块时出错,对应于加载操作insmod mxs_bl.ko。

3

PC指针

用于提示出错时的PC指针位置,PC指针即当前程序运行点的地址,这里提示表示错误函数为regulator_set_current_limit,偏移地址为0xc。

4

LR指针

用于提示出错时的LR指针位置,LR指针即调用子函数的上一个函数名以及入口偏移量,这里表示上一个函数为set_bl_intensity,偏移地址为0xd8。即set_bl_intensity调用regulator_set_current_limit时出错。

5

寄存器值

用于记录出错时各个寄存器的值,对于汇编比较熟悉的工程师可以研究一下这段信息。

6

出错进程信息

用于提示出错的进程id号与进程名称。出错进程为insmod,PID号2261,对于多任务系统中,可能存在多个PID调用同一个接口的情况。

7

出错时的堆栈信息

用于提示出错时堆栈内保存的寄存器信息,当程序由于中断发生或子程序调用时,会执行压栈操作,即将运行环境保存到堆栈内,保证退出中断或跳出子程序后,运行环境不发生改变。

而此处的堆栈信息即记录了程序运行时的环境信息。从中我们可以找到许多LR地址,从而分析出函数调用关系,与下一段的信息有类似作用。

8

函数执行的回溯关系

用于表示函数的调用关系,通过这段信息我们可以知道,函数的整个执行流程,知道它的函数调用关系,最后整理出来的函数执行流程如下:

从中我们看到了熟悉的init函数、probe函数、以及清楚probe函数下执行的操作过程是到哪一步出错的。现在我们知道了代码的执行流程,出错的PC指针的位置,但还是看不到代码,出错指针处我们只看到了一串数字,那么接下来我们就操作一下,把pc指针的数据变为有意义的代码。

第一步

分辨出错误代码在什么位置

这次实验涉及的二进制文件有内核的烧录固件以及驱动的ko文件,所以第一步分析就需要确定出错代码是在内核固件里还是ko文件里。

首先得到内核代码的范围,用以下命令将内核反汇编。

查看这个文件的格式如下:

第一列行数,第二列运行地址,第三列二进制码,第四列汇编代码,既然第二列为运行地址,即等同于程序运行到这行时,pc指针的值等于这个数值。这样只要翻看这个文件的头部以及尾部,就能知道内核代码的PC指针范围为:c0008000~c0562338

根据前面第5步寄存器值,出错时PC指针为c02f1878,即在内核源码范围内。

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