Linux内核：如何打印堆栈？ (linux 内核打印堆栈)
堆栈是计算机执行程序时的一种数据结构，它用于保存程序运行过程中所需要的数据和指令。在Linux内核中，堆栈扮演着非常重要的角色，它不仅用于存储函数调用和返回地址，还可以用于获取程序运行时的一些关键信息。因此，当开发人员遇到Linux内核崩溃或挂起等问题时，一种非常有效的方法就是打印堆栈，以便快速定位问题所在。本文将介绍Linux内核如何打印堆栈，以及该技术的优缺点和实际应用场景。
一、如何打印堆栈
在Linux内核中，打印堆栈的方法基本上可以分为两种：一种是手动打印堆栈，另一种是利用内核调试工具自动打印堆栈。
1. 手动打印堆栈
手动打印堆栈的方法相对来说比较简单，只需要通过一些命令和函数即可。具体步骤如下：
Step 1：通过KDB调试工具进入内核调试模式。KDB是Linux内核中一个非常强大的调试工具，它可以在内核运行时进行调试和修改。要启动KDB，可以在内核启动参数中加入“debug”选项，或者通过/sys/module/debug/parameters/debug进行设置。
Step 2：在KDB模式下，可以使用“bt”命令来打印当前处理器的堆栈。该命令会输出当前线程的函数调用栈，以及每个函数的参数和返回值。例如，下面是一个例子：
kdb> bt
– [ ] show_stack+0x14/0x20
– [ ] __dump_kernel+0x4c/0x108
– [ ] dump_kernel+0x14/0x18
– [ ] kernel_panic+0x34/0x54
– [ ] do_trap+0x9c/0xb8
– [ ] do_invalid_op+0x34/0x40
– [ ] invalid_op+0x18/0x20
上述堆栈表示是一个崩溃的例子，其中最上面的show_stack表示当前内核的调用栈，然后依次向下显示每个子函数的名字和地址。
2. 自动打印堆栈
自动打印堆栈的方法需要使用内核调试工具对内核进行补丁，以便收集堆栈信息。内核调试工具中最常用的是KGDB调试工具，它可以在内核运行时通过串口与调试工具进行通信，并提供实时的调试控制台和打印堆栈等功能。具体步骤如下：
Step 1：将KGDB调试工具集成到内核中。在Linux内核的编译时，可以选择将调试工具编译进内核镜像中。需要配置内核编译选项CONFIG_KGDB和CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE。
Step 2：通过串口将内核和调试工具连接起来。需要另外的一台计算机来运行调试工具，并通过串口与被测试的计算机相连接。可以使用串口调制解调器来连接两台计算机。
Step 3：设置KGDB的参数与选项。可以在内核启动时通过命令行参数或配置文件来设置KGDB的参数，例如KGDB将调试信息输出到串口，或者设置调试模式等。
Step 4：打印堆栈信息。当内核出现问题时，可以通过调试工具来查看堆栈信息。例如，在KGDB控制台中输入“info stack”命令，可以打印当前CPU的堆栈信息，以及每个函数的参数和返回值。
二、优缺点及应用场景
打印堆栈是一种非常实用的内核调试技术，它可以帮助开发人员快速定位内核问题，提高调试效率。不过，打印堆栈也存在一些优缺点和局限性。
优点：
1. 提供实时堆栈信息。通过打印堆栈，可以及时了解当前内核的运行情况，无需停止并重新启动内核。
2. 提高调试效率。打印堆栈可以帮助开发人员快速定位问题，缩短调试时间。
3. 适用于各种类型的内核问题。打印堆栈适用于调试各种类型的内核问题，包括崩溃、死锁、错误等。
缺点：
1. 可能会影响系统性能。打印堆栈需要消耗一定的系统资源，可能会影响系统的性能。
2. 可能会产生大量调试信息。如果内核中存在大量问题，那么打印堆栈可能会产生大量的调试信息，使得开发人员难以逐个分析和解决。
3. 需要一定的技术支持。打印堆栈需要一定的内核调试技术，如果开发人员对此不熟悉，那么难以正确使用该技术。
应用场景：
1. 内核挂起或崩溃。当内核出现挂起或崩溃等问题时，可以通过打印堆栈来查找问题所在。
2. 内核模块问题。当内核模块出现问题时，可以通过打印堆栈来查找问题所在。
3. 内核性能问题。当内核出现性能问题时，可以通过打印堆栈来查找性能瓶颈所在。
打印堆栈是Linux内核中一个非常有用的调试技术，它可以提高内核调试的效率和准确性，对于开发者分析和解决各种内核问题具有重要意义。不过，在使用该技术时应该注意其优缺点和局限性，并结合实际情况进行选择。
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linux为什么需要内核栈，系统调用时直接使用用户栈不行吗
在空气中喷出
内核栈和用户栈区别：
intel的cpu分为四个运行级别ring0~ring3
内核创建进程，创建进程的同时创建进程控制块，创建进程自己的堆栈
一个进程有两个堆栈，用户栈和系统栈
用户堆栈的空间指向用户地址空间，内核堆栈的空间指向内核地址空间。
有个CPU堆栈指针寄存器，进程运行的状态有用户态和内核态，当进程运行在用户态时。CPU堆栈指针寄存器指向的是用户堆栈地址，使用的是用户堆栈；当进程运行在内核态时，CPU堆栈指针寄存器指向的是内核堆栈地址，使用的是内核堆栈。
堆栈切换
当系统因为系统调用（软中断）或硬件中断，CPU切换到特权工作模式，进程陷入内核态，进程使用的栈也要从用户栈转向系统栈。
从用户态到内核态要两步骤，首先是将用户堆栈地址保存到内核堆栈中，然后将CPU堆栈指针寄存器指向内核堆栈。
当由内核态转向用户态，步骤首先是将内核堆栈中得用户堆栈地址恢复到CPU堆栈指针寄存器中。
内核栈和用户栈区别
1.
栈是系统运行在内核态的时候使用的栈，用户栈是系统运行在用户态时候使用的栈。
当进程由于中断进入内核态时，系统会把一些用户态的数据信息保存到内核栈中，当返回到用户态时，取出内核栈中得信息恢复出来，返回到程序原来执行的地方。
用户栈就是进程在用户空间时创建的栈，比如一般的函数调用，将会用到用户栈。
2.
内核栈是属于操作系统空间的一块固定区域，可以用于保存中断现场、保存操作系统子程序间相互调用的参数、返回值等。
用户栈是属于用户进程空间的一块区域，用户保存用户进程子程序间的相互调用的参数、返回值等。
3.
每个Windows 都有4g的进程空间，系统栈使用进程空间的地段部分，用户栈是高端部分如果用户要直接访问系统栈部分，需要有特殊的方式。
为何要设置两个不同的栈?
共享原因：
内核的代码和数据是为所有的进程共享的，如果不为每一个进程设置对应的内核栈，那么就不能实现不同的进程执行不同的代码。
安全原因：
如果只有一个栈，那么用户就可以修改栈内容来突破内核安全保护。
怎么解决 linux 堆栈溢出内存的问题
ls：列目录。 用法：ls或ls dirName，参数：-a显示所有文件，-l详悉列出文备此件。 mkdir：建目录。 用法：mkdir dirName，参数：-p建多级目录，如：链扰mkdir a/b/c/d/e/f -p mount：挂载分区或镜像文件(.iso,.img)文件。 用法： a.磁盘分区：mount deviceName mountPoint -o options，其中deviceName是磁盘分区的设备名，比如/dev/hda1,/dev/cdrom,/dev/fd0，mountPoint是挂载点，它是一个目录，options是参数，如果分区是linux分区，一般不用-o options，如果是windows分区那options可以是iocharset=cp936，这样windows分区里的中文文件名就能显示出来了。用例：比如/dev/hda5是linux分区，我要把它挂到目录a上（如没目录a那就先mkdir a），mount /dev/hda5 a，这样目录a里的东西就是分区hda5里的东西了，比如hda1是windows分区，要把它挂到b上，mount /dev/hda1 b -o iocharset=cp936。 b.镜像文件：mount fileName mountPoint -o loop，fileName是镜像文件名(*.iso,*.img)，其它的不用说了，跟上面一样。用例：如我有一个a.iso光盘镜像文件，mount a.iso a -o loop，这样进入目录a你就能棚滚旦浏览a.iso的内容了，*.img文件的用法一样。 find：查找文件。
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