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Linux内核中printk与日志级别

时间:10-04-02 栏目:系统技术篇 作者:鲁智森也有文化 评论:0 点击: 1,692 次

     函数printk的使用方法和printf相似,用于内核打印消息。printk根据日志级别(loglevel)对消息进行分类。日志级别用宏定义,日志级别宏展开为一个字符串,在编译时由预处理器将它和消息文本拼接成一个字符串,因此printk 函数中日志级别宏和格式字符串间不能有逗号。

   下面是两个printk的例子,一个用于打印调试信息,另一个用于打印临界条件信息。

printk(KERN_DEBUG "Here I am: %s:%i/n", _ _FILE_ _, _ _LINE_ _); printk(KERN_CRIT "I'm trashed; giving up on %p/n", ptr);

   printk的日志级别定义如下(在linux26/includelinux/kernel.h中):

#defineKERN_EMERG"<0>"#defineKERN_ALERT"<1>"#defineKERN_CRIT"<2>"#defineKERN_ERR"<3>"#defineKERN_WARNING"<4>"#defineKERN_NOTICE"<5>"#defineKERN_INFO"<6>"#defineKERN_DEBUG"<7>"

extern int console_printk[];

#define console_loglevel  (console_printk[0])#define default_message_loglevel  (console_printk[1])#define minimum_console_loglevel  (console_printk[2])#define default_console_loglevel  (console_printk[3])

日志级别的范围是0~7,没有指定日志级别的printk语句默认采用的级别是 DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL,其定义列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):

 #define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4

内核可把消息打印到当前控制台上,可以指定控制台为字符模式的终端或打印机等。默认情况下,“控制台”就是当前的虚拟终端。

为了更好地控制不同级别的信息显示在控制台上,内核设置了控制台的日志级别console_loglevel。printk日志级别的作用是打印一定级别的消息,与之类似,控制台只显示一定级别的消息。

当日志级别小于console_loglevel时,消息才能显示出来。控制台相应的日志级别定义如下:

 #define MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL  1   #define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL  7 

int console_printk[4] = {DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,

DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL,

MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL,DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,};

如果系统运行了klogd和syslogd,则无论console_loglevel为何值,内核消息都将追加到/var/log/messages中。如果klogd没有运行,消息不会传递到用户空间,只能查看/proc/kmsg。

变量console_loglevel的初始值是DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,可以通过sys_syslog系统调用进行修改。调用klogd时可以指定-c开关选项来修改这个变量。如果要修改它的当前值,必须先杀掉klogd,再加-c选项重新启动它。

注:#ps -e 查看所有进程PID,然后KILL。
通过读写/proc/sys/kernel/printk文件可读取和修改控制台的日志级别。查看这个文件的方法如下:

#cat /proc/sys/kernel/printk6 4 1 7

上面显示的4个数据分别对应控制台日志级别、默认的消息日志级别、最低的控制台日志级别和默认的控制台日志级别。

可用下面的命令设置当前日志级别:

# echo 8 > /proc/sys/kernel/printk

printk打印消息机制

在内核中,函数printk将消息打印到环形缓冲区__log_buf中,并将消息传给控制台进行显示。控制台驱动程序根据控制台的日志级别显示日志消息。

应用程序通过系统调用sys_syslog管理环形缓冲区__log_buf,它可以读取数据、清除缓冲区、设置日志级别、开/关控制台等。

当系统调用sys_syslog从环形缓冲区__log_buf读取数据时,如果缓冲区没有数据,系统调用sys_syslog所在进程将被加入到等待队列log_wait中进行等待。当printk将数据打印到缓冲区后,将唤醒系统调用sys_syslog所在进程从缓冲区中读取数据。等待队列 log_wait定义如下:

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(log_wait);//等待队列log_wait

环形缓冲区__log_buf在使用之前就是已定义好的全局变量,缓冲区的长度为1 << CONFIG_LOG_ BUF_SHIFT。变量CONFIG_LOG_BUF_SHIFT在内核编译时由配置文件定义,对于i386平台,其值定义如下(在 linux26/arch/i386/defconfig中):

CONFIG_LOG_BUF_SHIFT=18

在内核编译时,编译器根据配置文件的设置,产生如下的宏定义:

#define CONFIG_LOG_BUF_SHIFT 18

环形缓冲区__log_buf定义如下(在linux26/kernel/printk.c中):

#define __LOG_BUF_LEN(1 << CONFIG_LOG_BUF_SHIFT) //定义环形缓冲区的长度,i386平台为 static char __log_buf[__LOG_BUF_LEN]; //printk的环形缓冲区static char *log_buf = __log_buf;static int log_buf_len = __LOG_BUF_LEN;

static DEFINE_SPINLOCK(logbuf_lock);

通过宏定义LOG_BUF,缓冲区__log_buf具备了环形缓冲区的操作行为。宏定义LOG_BUF得到缓冲区指定位置序号的字符,位置序号超过缓冲区长度时,通过与长度掩码LOG_BUF_MASK进行逻辑与操作,位置序号循环回到环形缓冲区中的位置。

宏定义LOG_BUF及位置序号掩码LOG_BUF_MASK的定义列出如下:

#define LOG_BUF_MASK (log_buf_len-1)#define LOG_BUF(idx)  (log_buf[(idx) & LOG_BUF_MASK])

为了指明环形缓冲区__log_buf字符读取位置,定义了下面的位置变量:

static unsigned long log_start;static unsigned long con_start;static unsigned long log_end;static unsigned long logged_chars;

任何地方的内核调用都可以调用函数printk打印调试、安全、提示和错误消息。函数printk尝试得到控制台信号量(console_sem),如果得到,就将信息输出到环形缓冲区__log_buf中,然后函数release_console_sem()在释放信号量之前把环形缓冲区中的消息送到控制台,调用控制台驱动程序显示打印的信息。如果没得到信号量,就只将信息输出到环形缓冲区后返回。函数printk的调用层次如图1所示。

图1 函数printk的调用层次图

函数printk列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):

asmlinkage int printk(const char *fmt, ...){va_list args;int r;

va_start(args, fmt);r = vprintk(fmt, args);va_end(args);

return r;}

asmlinkage int vprintk(const char *fmt, va_list args){unsigned long flags;int printed_len;char *p;static char printk_buf[1024];static int log_level_unknown = 1;

preempt_disable(); //关闭内核抢占if (unlikely(oops_in_progress) && printk_cpu == smp_processor_id())

zap_locks();

local_irq_save(flags); //存储本地中断标识lockdep_off();spin_lock(&logbuf_lock);printk_cpu = smp_processor_id(); 

printed_len = vscnprintf(printk_buf, sizeof(printk_buf), fmt, args);

for (p = printk_buf; *p; p++) {if (log_level_unknown) {

if (printk_time) {int loglev_char;char tbuf[50], *tp;unsigned tlen;unsigned long long t;unsigned long nanosec_rem;

if (p[0] == '<' && p[1] >='0' &&p[1] <= '7' && p[2] == '>') {loglev_char = p[1]; //获取日志级别字符p += 3;printed_len -= 3;} else {loglev_char = default_message_loglevel+ '0';}t = printk_clock();//返回当前时钟,以ns为单位nanosec_rem = do_div(t, 1000000000);tlen = sprintf(tbuf,"<%c>[%5lu.%06lu] ",loglev_char,(unsigned long)t,nanosec_rem/1000);//写入格式化后的日志级别和时间

for (tp = tbuf; tp < tbuf + tlen; tp++) emit_log_char(*tp);  //将日志级别和时间字符输出到循环缓冲区printed_len += tlen;} else {if (p[0] != '<' || p[1] < '0' ||p[1] > '7' || p[2] != '>') {emit_log_char('<');emit_log_char(default_message_loglevel+ '0');  //输出字符到循环缓冲区emit_log_char('>');printed_len += 3;}}log_level_unknown = 0;if (!*p)break;}emit_log_char(*p);//将其他printk_buf数据输出到循环缓冲区if (*p == '/n')log_level_unknown = 1;}

if (!down_trylock(&console_sem)) {

console_locked = 1;printk_cpu = UINT_MAX;spin_unlock(&logbuf_lock);

if (cpu_online(smp_processor_id()) || have_callable_console()) {console_may_schedule = 0;release_console_sem();} else {

console_locked = 0;up(&console_sem);}lockdep_on();local_irq_restore(flags); //恢复本地中断标识} else {

printk_cpu = UINT_MAX;spin_unlock(&logbuf_lock);lockdep_on();local_irq_restore(flags); //恢复本地中断标识}

preempt_enable(); //开启抢占机制return printed_len;}

函数release_console_sem()给控制台系统开锁,释放控制台系统及驱动程序调用者持有的信号量。持有信号量时,表示printk 已在缓冲区存有数据。函数release_console_sem()在释放信号量之前将这些数据送给控制台显示。如果后台进程klogd在等待环形缓冲区装上数据,它唤醒klogd进程。

函数release_console_sem列出如下(在linux26/kernel/printk.c中):

void release_console_sem(void){unsigned long flags;unsigned long _con_start, _log_end;unsigned long wake_klogd = 0;

for ( ; ; ) {spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags);wake_klogd |= log_start - log_end;if (con_start == log_end)break;_con_start = con_start;_log_end = log_end;con_start = log_end;spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);//调用控制台driver的write函数写入到控制台call_console_drivers(_con_start, _log_end);}console_locked = 0;console_may_schedule = 0;up(&console_sem);spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);if (wake_klogd && !oops_in_progress && waitqueue_active(&log_wait))wake_up_interruptible(&log_wait);//唤醒在等待队列上的进程}

函数_call_console_drivers将缓冲区中从start到end - 1的数据输出到控制台进行显示。在输出数据到控制台之前,它检查消息的日志级别。只有日志级别小于控制台日志级别console_loglevel的消息,才能交给控制台驱动程序进行显示。

函数_call_console_drivers列出如下:

static void _call_console_drivers(unsigned long start,unsigned long end, int msg_log_level){//日志级别小于控制台日志级别的消息才能输出到控制台if ((msg_log_level < console_loglevel || ignore_loglevel) &&console_drivers && start != end) {if ((start & LOG_BUF_MASK) > (end & LOG_BUF_MASK)) {

__call_console_drivers(start & LOG_BUF_MASK, log_buf_len);__call_console_drivers(0, end & LOG_BUF_MASK);} else {__call_console_drivers(start, end);}}}

函数__call_console_drivers调用控制台驱动程序的写操作函数显示消息。其列出如下:

static void __call_console_drivers(unsigned long start, unsigned long end){struct console *con;

for (con = console_drivers; con; con = con->next) {if ((con->flags & CON_ENABLED) && con->write &&(cpu_online(smp_processor_id()) ||(con->flags & CON_ANYTIME)))con->write(con, &LOG_BUF(start), end - start); //调用驱动程序的写操作函数}}

声明: 本文由( 鲁智森也有文化 )原创编译,转载请保留链接: Linux内核中printk与日志级别

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