Linux2．6下内核调试技术的改进与研究.pdf
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１５２ 微电子学与计算机 ２００６年第 ２３卷第 ６期
Ｌｉｎｕｘ２．６下内核调试技术的改进与研究
杨茂 戴 紫彬
（解放军信息工程大学电子技术学院 ，河南 郑州 ４５０００４）
摘 要 ： 文章针对 Ｌｉｎｕｘ２．６内核 内存 管理 的特点 ，并基于 Ｌｉｎｕｘ Ｍｏｄｕｌｅ机 制和设备驱动程序 的原理 。分析 了在驱
动程序 开发过程 中所遇 到的 内核调试 问题 ，对 Ｌｉｎｕｘ２．６下 内核调 试技 术进 行 了深入 的研 究。进而提 出 了在核态下
内存分配 、管理和访问技术的改进 方案。 。
关键词 ：Ｌｉｎｕｘ２．６，调试技术，ｋｌｏｇｄ
中田法分类号 ：ＴＰ３１ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０００—７１８０（２００６）０６—１５２－０３
Ａｍｅｌｉｏｒａｔｅ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｄｅｂｕｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｌｉｎｕｘ ２．６ Ｋｅｒｎｅｌ
ＹＡＮＧ Ｍａｏ，ＤＡＩ Ｚｉ－ｂｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ＰＬＡ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００４ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ｌｉｎｕｘ ｍｏｄｕｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅ ｄｄｖｅｒ’ｓ ｅｌｅｍｅｎｔｓ．ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎ ａｌｙＢｅｓ ｔｈｅ ｋｅｒｎｅｌ ｄｅ－
ｂｕｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ’ｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎ ｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｋｅｒｎｅｌ ｄｅｂｕｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈｏｍｕｇｌｄｙ，ｍｅａｎ －
ｗｈｉｌｅ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｍｅｍｏｗ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎ ｄ ａｃｃｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｋｅｒｎ ｅ１．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｌｉｎｕｘ２．６，Ｄｅｂｕｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｉｏｇｄ
１ 引言
在设备驱动的开发过程 中 。程序 的调试一直是
最困难 、最耗时的问题之一。为了降低 开发的周期
和成本 ．人们不断研究能够帮助调试 的方法 和工
具 。同时 。在 Ｌｉｎｕｘ操作系统下 ，驱动程序大多以模
块的形式动态加载到 内核中．因而对驱动程序的开
发必然需要 对内核进行跟踪和调试。
Ｌｉｎｕｘ２．６内核相 对 于 以前 版本 的内核 有 了较 大
改进 。主要包括 内存管理 、中断组织方 式以及模 块
子系统等方面。针对内核调试器与用户级 的调试器
之间的差别 ，本文将主要讨论如何深入 内核态 ，对
指针和数据的传送流程进行跟踪调试 ．并以项 目中
的程序实例进行演示和说明。
２ 调试技术的内核支持
Ｌｉｎｕｘ内核是一 个 不与 特定进程相关 的功 能 集
合 ．无法轻易 的将 内核代码放在调试程序中执行和
跟踪。因而在编写驱动程序之前 ．我们首先编译并
安装 自己的新 内核 ．这 是 为了在 内核代 码 中加 入 以
收稿 日期：２００５—０８—０９
基金 项 目：公安部 金盾工程 资助项 目 （Ｊ１ＧＡＢ２３Ｗ０１３）
下几个调试所需的特征宏定义。
２．１ Ｃ０ＮＦＩＧ＿ＤＥＢＵＧ＿－ｓＬＡＢ
该宏用于使能各类核态 内存 分配 的功能检测
函数。定义该宏变量之后 ．我们能通过检测内存模
块的特征引导值 ．找出地址分配越界和内存初始化
缺失等错 误 。
２．２ ＣＯＮＦＩＧ＿ＤＥＢＵＧ
＿
ＩＮＦＯ
同时定义宏 ＣＯＮＦＩＧ＿ＤＥＢＵＧ＿ＰＯＩＮＴＥＲ。该两
个宏用于激活内核 中ｇｄｂ调试器需要使用的所有调
试信息 。包括内核符号、标志位等。
２．３ Ｃ０ＮＦＩＧ＿ＤＥＢＵＧ
＿
ＤＲＩＶＥＲ
为屏蔽各种外 部设备 间的差 异 ．Ｌｉｎｕｘ２．６内核
较 以前的版本作出改进 ．在核态层抽象 出一个标准
驱动器模型（ＬＤＭ）。该宏用于开启驱动器模型的调
试通道 ．以跟踪此类安全等级较低 的设备驱动程序
代码 。具体流程如图 １所示 。
３ Ｌｉｎｕｘ２．６下的调试 技 术
３．１ 通过输出调试
最基本 的调试 技术 是调 用函数 ｐｒｉｎｔｋ监视内核
的运 行 。通 过 附 加 不 同 的 日志 优 先 级 （Ｏ ７）。可 让
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