Роберт Лав - Разработка ядра Linux

Одно из решений проблемы — вариант функции printk(), который может выводить информацию на консоль на очень ранних стадиях процесса загрузки — early_printk(). Поведение этой функции аналогично функции printk(), за исключением имени и возможности работать на очень ранних стадиях загрузки. Однако, такое решение не переносимо, потому что не для всех поддерживаемых аппаратных платформ этот метод работы реализован. Если же он есть, то может сослужить хорошую службу.

Кроме ситуаций, когда необходимо выводить на консоль информацию на очень ранних стадиях загрузки системы, можно положиться на функцию printk(), которая работает практически всегда.

Главное отличие между функциями printk()и printf()— это возможность в первой указывать уровень вывода сообщений ядра ( loglevel ). Ядро использует уровень вывода сообщений для принятия решения о том, выводить сообщение на консоль или нет. Ядро выводит на консоль все сообщение с уровнями меньшими, или равными, соответствующему значению для консоли (console loglevel). Уровень вывода сообщений можно указывать следующим образом.

printk(KERN_WARNING "Это предупреждение!\n");

printk(KERN_DEBUG "Это отладочное сообщение!\n");

printk("Мы не указали значения loglevel!\n");

Строки KERN_WARNINGи KERN_DEBUGопределены через препроцессор в заголовочном файле . Эти макросы раскрываются в строки, соответственно "<4>"и "<7>", которые объединяются со строкой формата в самом начале сообщения, выводимого функцией printk(). После этого на основании уровня вывода сообщения и уровня вывода консоли (значение переменной console_loglevel) ядро принимает решение выводить информацию на консоль или нет. В табл. 18.1 приведен полный список возможных значений уровня вывода сообщений.

Таблица 18.1. Доступные значения уровня вывода сообщений ядра (loglevel)

Если уровень вывода сообщений ядра не указан, то его значение по умолчанию равно DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL, который в данный момент равен KERN_WARNING. Так как это значение может измениться, то для своих сообщений необходимо всегда указывать уровень вывода.

Наиболее важный уровень вывода — KERN_EMERGопределен как "<0>", а наименее важный — KERN_DEBUG, как "<7>". Например, после обработки препроцессором кода из предыдущего примера получается следующее.

printk("<4>Это предупреждение!\n");

printk("<7>Это отладочное сообщение!\n");

printk("<4>Мы не указали значения loglevel!\n");

Как вы будете использовать функцию printk()зависит только от вас. Конечно, обычные сообщения, которые должны быть видимы, должны иметь соответствующий уровень вывода. Отладочные сообщения, которые в большом количестве встраиваются в самые разные места кода с целью разобраться с проблемой — "допустим ошибка здесь", "пробуем", "работает" — могут иметь любой уровень вывода. Один вариант — оставить уровень при котором сообщения выводятся на консоль равным значению этого параметра по умолчанию, а уровень вывода ваших сообщений установить в значение KERN_CRIT, или что-то около этого. Можно поступить и наоборот — для отладочных сообщений установить уровень KERN_DEBUGи поднять уровень при котором сообщения выводятся на консоль. Каждый из вариантов имеет свои положительные и отрицательные стороны — вам решать.

Уровни вывода сообщений определены в файле .

Сообщения ядра хранятся в кольцевом буфере (log buffer) размером LOG_BUF_LEN. Этот размер можно изменять во время компиляции с помощью параметра CONFIG_LOG_BUF_SHIFT. Для однопроцессорной машины это значение по умолчанию равно 16 Кбайт. Другими словами в ядре может хранится до 16 Кбайт системных сообщений. Если общий размер всех сообщений ядра достигает этого максимального значения и приходит новое сообщение, то оно переписывается поверх самого старого из хранящихся в буфере сообщений. Буфер сообщений ядра называется кольцевым , потому что запись и считывание сообщений выполняется по круговой схеме.

Использование кольцевого буфера предоставляет определенные преимущества. Так как одновременные операции чтения и записи в кольцевом буфере выполняются достаточно просто, то функцию printk()можно использовать даже из контекста прерывания. Более того, это позволяет просто организовать управление системными сообщениями. Если сообщений оказывается очень много, то новые сообщения просто затирают старые. Если возникает проблема, которая проявляется в генерации большого количества сообщений, то буфер сообщений просто начинает переписывать себя вместо того, чтобы бесконтрольно занимать память. Единственный недостаток кольцевого буфера — возможность потерять сообщения, что не такая уж и большая плата за ту устойчивость, которую такое решение предоставляет.

В стандартной системе Linux для извлечения сообщений ядра из буфера используется специальный демон пространства пользователя klogd, который направляет эти сообщения в файл журнала системных сообщений. Для чтения системных сообщений программа klogdможет считывать данные из файла /proc/kmsg, или использовать системный вызов syslog(). По умолчанию используется подход на основе файловой системы /proc. Если сообщений нет, то демон klogdблокируется на операции чтения, пока не поступит новое сообщение. Когда приходит новое сообщение, демон возвращается к выполнению, считывает сообщения и обрабатывает их. По умолчанию сообщения отправляются демону syslogd.

Демон syslogdдобавляет полученные сообщения в конец файла журнала, по умолчанию — /var/log/messages. Имя соответствующего файла можно настроить в конфигурационном файле /etc/syslog.conf.

Изменить уровень вывода сообщений на консоль (console loglevel) можно при старте демона klogdс помощью флага -с.

Когда впервые начинают разрабатывать код ядра, то скорее всего очень часто приходится заменять функцию printf()на функцию printk(). Это нормально, потому что нельзя не принимать во внимание многолетний опыт по написанию пользовательских программ и использовании функции printf(). Следует надеяться, что повторение таких ошибок не будет продолжаться долго, потому что повторяющиеся ошибки компоновщика начнут быстро надоедать.