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linux内核调试（三）：内核崩溃日志抓取pstore
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1 pstore简介
pstore最初是用于系统发生oops或panic时，自动保存内核log buffer中的日志。不过在当前内核版本中，其已经支持了更多的功能，如保存console日志、ftrace消息和用户空间日志。 同时，它还支持将这些消息保存在不同的存储设备中，如内存、块设备或mtd设备【Memory Technology Devices】。 为了提高灵活性和可扩展性，pstore将以上功能分别抽象为前端和后端，其中像dmesg、console等为pstore提供数据的模块称为前端，而内存设备、块设备等用于存储数据的模块称为后端，pstore core则分别为它们提供相关的注册接口。 通过模块化的设计，实现了前端和后端的解耦，因此若某些模块需要利用pstore保存信息，就可以方便地向pstore添加新的前端。而若需要将pstore数据保存到新的存储设备上，也可以通过向其添加后端设备的方式完成。
pstore初始化主要是为其指定压缩算法，以及初始化pstore文件系统，其流程如下：
若存储空间比较有限，可以将pstore的内容压缩后再保存到backend设备上，相应的压缩算法可以通过配置选项CONFIG_PSTORE_COMPRESS_DEFAULT或模块参数compress指定。当前支持的压缩算法如下： static const struct pstore_zbackend zbackends[] = { #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_DEFLATE_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_deflate, .name = "deflate", }, #endif #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_LZO_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_lzo, .name = "lzo", }, #endif #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_LZ4_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_lz4, .name = "lz4", }, #endif #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_LZ4HC_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_lz4, .name = "lz4hc", }, #endif #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_842_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_842, .name = "842", }, #endif #if IS_ENABLED(CONFIG_PSTORE_ZSTD_COMPRESS) { .zbufsize = zbufsize_zstd, .name = "zstd", }, #endif { } }pstore_init_fs用于初始化pstore文件系统，其代码如下： int __init pstore_init_fs(void) { … err = sysfs_create_mount_point(fs_kobj, "pstore"); （1） … err = register_filesystem(&pstore_fs_type); （2） … }（1）在/sys/fs目录下为其创建挂载点pstore （2）向内核注册pstore文件系统 在pstore文件系统挂载时会调用pstore_fs_type的mount回调，它会执行挂载相关的操作，其流程如下： （1）打开pstore backend设备 （2）从backend设备中逐条读取pstore record信息 （3）若使用了压缩算法，则需要将数据解压缩 （4）根据recored的内容，为其在pstore文件系统中创建一个文件。此后，用户就可以通过文件查询相关消息了 ２.２ pstore backend注册流程pstore core通过pstore_info结构体来描述一个pstore后端，该结构体主要包含了后端设备相关的信息，以及相关的操作函数，其定义如下： struct pstore_info { struct module *owner; const char *name; （1） struct semaphore buf_lock; char *buf; （2） size_t bufsize; struct mutex read_mutex; int flags; （3） int max_reason; （4） void *data; （5） int (*open)(struct pstore_info *psi); （6） int (*close)(struct pstore_info *psi); ssize_t (*read)(struct pstore_record *record); int (*write)(struct pstore_record *record); int (*write_user)(struct pstore_record *record, const char __user *buf); int (*erase)(struct pstore_record *record); }（1）后端设备的名字 （2）buf用于保存实际的消息 （3）flag用于表示消息的类型，其定义如下： #define PSTORE_FLAGS_DMESG BIT(0) #define PSTORE_FLAGS_CONSOLE BIT(1) #define PSTORE_FLAGS_FTRACE BIT(2) #define PSTORE_FLAGS_PMSG BIT(3) （4）该参数只有前端为DMESG时才有效，用于控制哪些消息允许被dump到pstore中。只有dump reason小于等于该值的消息才会被dump，其reason取值如下： enum kmsg_dump_reason { KMSG_DUMP_UNDEF, KMSG_DUMP_PANIC, KMSG_DUMP_OOPS, KMSG_DUMP_EMERG, KMSG_DUMP_SHUTDOWN, KMSG_DUMP_MAX }（5）后端设备的私有数据，可由回调函数传回 （6）后端设备相关的回调函数，如open和close用于打开和关闭设备，read、write用于读写pstore recored数据。write_user也用于向后端写入recored，但是其buffer为用户态地址，erase用于删除一个指定的recored 后端设备首先需要构造一个pstore_info结构体，然后调用pstore_register函数将其注册到pstore core中。以ram后端为例，其注册流程如下：
pstore_register用于执行实际的注册工作，它的主要工作为校验输入参数是否合法，以及根据配置参数，注册相应的前端，其主要代码如下（去除了参数校验等部分）： int pstore_register(struct pstore_info *psi) { … if (psi->flags & PSTORE_FLAGS_DMESG) allocate_buf_for_compression(); （1） pstore_get_records(0); （2） if (psi->flags & PSTORE_FLAGS_DMESG) { pstore_dumper.max_reason = psinfo->max_reason; pstore_register_kmsg(); （3） } if (psi->flags & PSTORE_FLAGS_CONSOLE) pstore_register_console(); if (psi->flags & PSTORE_FLAGS_FTRACE) pstore_register_ftrace(); if (psi->flags & PSTORE_FLAGS_PMSG) pstore_register_pmsg(); … }（1）若为pstore设置了压缩功能，则为其分配压缩时使用的内存 （2）从backend中读取上次重启时已保存的pstore recored，并为其建立相应的文件 （3）根据flags的值，注册相应的pstore前端 ２.３ pstore frontend注册流程pstore前端主要工作包含两部分，何时触发pstore写操作，以及需要向pstore写入什么内容，下面以dmesg前端为例，简要介绍一下其实现。 printk实现了一个kmsg_dump函数，用于方便其它模块dump内核的log buffer，当内核发生oops、panic或重启等事件时，都会调用该函数dump log信息。其代码实现如下： void kmsg_dump(enum kmsg_dump_reason reason) { … list_for_each_entry_rcu(dumper, &dump_list, list) { （1） enum kmsg_dump_reason max_reason = dumper->max_reason; if (max_reason == KMSG_DUMP_UNDEF) { max_reason = always_kmsg_dump ? KMSG_DUMP_MAX : KMSG_DUMP_OOPS; } if (reason > max_reason) （2） continue; dumper->dump(dumper, reason); （3） } rcu_read_unlock(); }（1）遍历dump_list链表中的所有的dumper，并对它们分别执行如下log dump操作 （2）根据dumper的max_reason值，确定是否需要向其dump log （3）若需要dump，则调用该dumper的dump回调，执行实际的dump操作 因此pstore前端只需将自身注册到dump_list链表中即可，该操作由以下函数实现： int kmsg_dump_register(struct kmsg_dumper *dumper) { … if (!dumper->registered) { dumper->registered = 1; list_add_tail_rcu(&dumper->list, &dump_list); err = 0; } … }其中dmesg前端的主要工作就是为其实现一个dump函数，该函数将从log buffer中读取lou信息，然后将其封装为recored之后写入对应的后端设备，其主要定义如下： static struct kmsg_dumper pstore_dumper = { .dump = pstore_dump, } static void pstore_dump(struct kmsg_dumper *dumper, enum kmsg_dump_reason reason) { … while (total < kmsg_bytes) { … pstore_record_init(&record, psinfo); （1） … header_size = snprintf(dst, dst_size, "%s#%d Part%u\n", why, oopscount, part); （2） dst_size -= header_size; if (!kmsg_dump_get_buffer(&iter, true, dst + header_size, dst_size, &dump_size)) （3） break; if (big_oops_buf) { zipped_len = pstore_compress(dst, psinfo->buf, header_size + dump_size, psinfo->bufsize); （4） … } else { record.size = header_size + dump_size; } ret = psinfo->write(&record); （5） … } … }（1）初始化一个record结构体 （2）先向其写入pstore头信息，如dmesg reason、oops发生次数等 （3）从log buffer中读取一行log信息 （4）若需要压缩信息，则执行压缩操作 （5）调用后端的写函数，将record写入相应的后端设备 ３ pstore配置和使用pstore使用主要包含以下四个步骤： （1）通过配置内核参数，使能pstore功能。由于dmesg前端是默认使能的，因此若以ramoops为后端，且使能所有前端为例，则其相应的配置参数如下： CONFIG_PSTORE=y CONFIG_PSTORE_RAM=y CONFIG_PSTORE_PMSG=y CONFIG_PSTORE_FTRACE=y CONFIG_PSTORE_CONSOLE=y （2）配置devicetree，为后端设备设置相关参数。以ramoops为例，pstore使用的内存需要被添加到reserved内存中，以下为其中的一个示例： reserved-memory { #address-cells = ; #size-cells = ; ranges; ramoops@21f00000 { compatible = "ramoops"; reg = ; record-size = ; console-size = ; ftrace-size = ; }; }; （3）挂载pstore文件系统，由于其挂载点为/sys/fs/pstore，因此相应的挂载操作如下：mount -t pstore pstore /sys/fs/pstore （4）挂载完成后，若后端中已经保存了先前的pstore消息，则可在/sys/fs/pstore目录下查看到对应的文件。用户可对该文件执行读取，删除等操作写的真好，感谢前辈的优秀文章。 原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/545560128 |
除此之外，pstore还设计了一套pstore文件系统，用于查询和操作上一次重启时已经保存的pstore数据。当该文件系统被挂载时，保存在backend中的数据将被读取到pstore fs中，并以文件的形式显示。
其中pstore文件系统需要实现自身的超级块填充函数pstore_fill_super，它主要为其设置inode和file相关的操作函数，并且将上一次重启时已保存在pstore backend设备中的pstore信息读取出来，并加入文件系统中。其主要实现如下：
其中后端的配置信息可通过dts配置，如ramoops使用的内存地址、长度、recored长度等，ramoops_parse_dt用于解析dts中的相关信息。由于pstore可以包含多个前端，因此后端设备需要根据前端类型进行分区，ramoops_init_przs和ramoops_init_prz就是用于执行相关的分区操作。【本文地址】