Linux内核测试和调试(1)

Linux内核测试和调试(1)

自动测试工具

这里列出一些能满足不同需求的测试工具供你选择。本小节只是简单介绍个大概，并不提供详细操作指南。

AuToTest

AuToTest 是一个全自动测试框架，存在的主要目的就是测试 Linux 内核，当然也可以用来测试其他东西，比如测试一块新硬件是否能稳定工作。AuToTest 是开源软件，以 GPL 方式授权，运行于 server-client 架构即 C/S 架构）。你可以通过配置 server 端来对运行了 client 端的系统执行初始化、运行与监测工作，也可以自己在目标系统上让 client 运行起来。另外你可以为这个测试框架添加测试用例，详情请参考AuToTest 白皮书。

Linaro Automated Validation Architecture

LAVA 自动测试框架用于自动安装于运行测试。举个例子：你在 LAVA 里面只需运行几个命令就可以跑 LTPLCTT：Linux Test Project，中文是 Linux 测试计划，SGI发起并由IBM负责维护，目的是为开源社区提供测试套件来验证Linux的可靠性、健壮性和稳定性）。通过 LAVA 命令可以自动为你安装 LTP 所需要的所有依赖包，下载源码、编译编码、将 LTP 安装到某个独立的地方，方便卸载 LTP 时能移除所有二进制文件。安装好 LTP 后，运行 LAVA 命令时添加 'ltp' 选项就可以运行 LTP 测试任务了，它会将测试结果以文件方式保存下来，文件名包含测试名称、时间戳。这些测试结果可以留着供以后参考。这是个发现软件退化如果软件退化了的话）的好方法。下面列出 LAVA 配合 LTP 使用的一些命令：

显示 LAVA 支持的测试列表：

lava-test list-tests 

安装测试套件：

lava-test install ltp 

运行测试：

lava-test run ltp 

查看结果：

lava-test results show ltp-timestamp.0 

卸载测试套件：

lava-test uninstall ltp 

内核调试功能

Linux 内核本身包含很多调试功能，比如 kmemcheck 和 kmemleak。

kmemcheck

kmemcheck 是一个动态检查工具，可以检测出一些未被初始化的内存LCTT：内核态使用这些内存可能会造成系统崩溃）并发出警告。它的功能与 Valgrind 类似，只是 Valgrind 运行在用户态，而 kmemchecke 运行在内核态。编译内核时加上 CONFIG_KMEMCHECK 选项打开 kmemcheck 调试功能。你可以阅读 Documentation/kmemcheck.txt 来学习如何配置使用这个功能，以及如何看懂调试结果。

kmemleak

kmemleak 通过类似于垃圾收集器的功能来检测内核是否有内存泄漏问题。而 kmemleak 与垃圾收集器的不同之处在于前者不会释放孤儿目标LCTT：不会再被使用的、应该被释放而没被释放的内存区域），而是将它们打印到 /sys/kernel/debug/kmemleak 文件中。用户态的 Valgrind 也有一个类似的功能，使用 --leak-check 选项可以检测并报错内存泄漏问题，但并不释放这个孤儿内存。编译内核时使用 CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK 选项打开 kmemcleak 调试功能。阅读 Documentation/kmemleak.txt 来学习怎么使用这个工具并读懂调试结果。

内核调试接口

Linux 内核通过配置选项、调试用的 API、接口和框架来支持动态或静态的调试。我们现在就好好学习学习这些牛逼的功能，从静态编译选项开始讲。

调试配置选项：静态编译

大部分 Linux 内核以及内核模块都包含调试选项，你只要在编译内核或内核模块的时候添加这个静态调试选项，程序运行时后就会产生调试信息，并记录在 dmesg 缓存中。

调试的 API

调试 API 的一个很好的例子是 DMA-debug，用来调试驱动是否错误使用了 DMA 提供的 API。它会跟踪每个设备的映射关系，检测程序有没有试图为一些根本不存在的映射执行“取消映射”操作，检测代码建立 DMA 映射后可能产生的“映射丢失”的错误。内核配置选项 CONFIG_HAVE_DMA_APT_DEBUG 和 CONFIG_DMA_API_DEBUG 可以为内核提供这个功能。其中，CONFIG_DMA_API_DEBUG 选项启用后，内核调用 DMA 的 API 的同时也会调用 Debug-dma 接口。举例来说，当一个驱动调用 dma_map_page() 函数来映射一个 DMA 缓存时，dma_map_page() 会调用debug_dma_map_page() 函数来跟踪这个缓存，直到驱动调用 dma_unmap_page() 来取消映射。详细内容请参考使用 DMA 调试 API 检测潜在的数据污染和内存泄漏问题。