linux內核編譯及運行報告

A. 濡備綍鍦 linux 緋葷粺涓鏌ョ湅緋葷粺鏃ュ織

Linux 緋葷粺鐨勬棩蹇楀姛鑳界姽濡備竴搴т赴瀵岀殑瀹濆簱錛岃板綍鐫緋葷粺鐨勮繍琛屽巻紼嬪拰鍏抽敭浜嬩歡錛屽逛簬鏁呴殰鎺掓煡鍜屾ц兘浼樺寲璧風潃鑷沖叧閲嶈佺殑浣滅敤銆

涓銆佸懡浠よ屽伐鍏風殑楂樻晥鏌ヨ

1. journalctl錛氱郴緇熸棩蹇楃殑瀹堟姢鑰

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2. dmesg錛氬唴鏍告棩蹇楃殑紿楀彛

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緋葷粺鏃ュ織鏂囦歡闅愯棌鐫鏃犲敖淇℃伅錛屼緥濡傦細

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• /var/log/syslog錛 syslog瀹堟姢榪涚▼鐨勪駭鐗╋紝涓/messages鍐呭圭浉浼箋


• /var/log/auth.log錛 璁板綍璁よ瘉鍜屾巿鏉冧簨浠訛紝濡傜敤鎴風櫥褰曞拰sudo鎿嶄綔銆


• /var/log/dmesg錛 鍐呮牳鐜緙撳啿鍖猴紝涓巇mesg鍛戒護杈撳嚭涓鑷淬

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瀵逛簬鎯寵佹繁鍏ュ︿範Linux鐨勬湅鍙嬩滑錛屾垜綺懼績鏁寸悊浜嗕赴瀵岀殑瀛︿範璧勬簮錛屽寘鎷瑙嗛戞暀紼嬨佺數瀛愪功鍜孭PT錛岀偣鍑婚摼鎺ュ嵆鍙鍏嶈垂鑾峰彇錛屽姪鍔涙偍鐨勫︿範涔嬫棶錛10T瀛︿範璧勬枡錛屾棤浠諱綍闅愯棌鏉′歡錛屾湡寰呮偍鐨勫彂鎺樺拰鍒嗕韓銆

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B. 操作系統管理Linux 系統進程實驗報告

什麼是進程

比如：windows上安裝的QQ，我們會將其稱為QQ程序，那麼當QQ運行之後，在任務管理器中，我們可以看到QQ程序在運行著，此時，我們稱其為:QQ進程。

言簡意賅總結：當我們運行一個程序，那麼我們將該程序叫進程

注意：
1.當程序運行為進程後，系統會為該進程分配內存，以及運行的身份和許可權。
2.在進程運行的過程中，伺服器上回有各種狀態來表示當前進程的指標信息。

進程是已啟動的可執行程序的運行實例，進程有以下組成部分:

分配內存, 已分配內存的地址空間
安全屬性, 進程的運行身份和許可權
進程代碼, 運行一個或多個的線程
進程狀態, 進程運行後的多種狀態
靜態程序, 二進制文件, 靜態/bin/ls, /usr/sbin/sshd
動態進程, 程序運行的過程, 有生命周期及運行狀態

進程的運行環境，包括以下幾個部分：

局部和全局變數
當前的調度上下文
分配給進程使用的系統資源，例如文件描述符、網路埠等
給進程分配對應的pid,ppid

程序和進程的區別

1.程序是數據和指令的集合，是一個靜態的概念，比如/bin/ls、/bin/cp等二進制文件，同事程序可以長期存在系統中。

2.進程是一個程序的運行過程，是一個動態概念，進程是存在生命周期概念的，也就是說進程會隨著程序的終止而銷毀，不會永遠在系統中存在。

進程的生命周期

程序運行時進程的狀態關系:

1.當父進程接收到任務調度時，會通過fork派生子進程來處理，那麼子進程會集成父進程的衣缽。
2.子進程在處理任務代碼時，父進程會進入等待的狀態...
3.如果子進程在處理任務過程中，父進程退出了，子進程沒有退出，那麼這些子進程就沒有父進程來管理了，就變成了僵屍進程。
4.每個進程都會有自己的PID號，（process id）子進程則PPID

C. 如何linux內核報告問題

Linux Kernel BUG:soft lockup CPU#1 stuck分析
1.線上內核bug日誌
kernel: Deltaway too big! 18428729675200069867 ts=18446743954022816244 write stamp =18014278822746377
kernel:------------[ cut here ]------------
kernel:WARNING: at kernel/trace/ring_buffer.c:1988 rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370()(Not tainted)
kernel:Hardware name: ProLiant DL360 G7
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel: Pid:5483, comm: master Not tainted 2.6.32-220.el6.x86_64 #1
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff81069b77>] ? warn_slowpath_common+0x87/0xc0
kernel:[<ffffffff81069bca>] ? warn_slowpath_null+0x1a/0x20
kernel:[<ffffffff810ea8ae>] ? rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370
kernel:[<ffffffff810eab02>] ? ring_buffer_lock_reserve+0xa2/0x160
kernel:[<ffffffff810ec97c>] ? trace_buffer_lock_reserve+0x2c/0x70
kernel:[<ffffffff810ecb16>] ? trace_current_buffer_lock_reserve+0x16/0x20
kernel:[<ffffffff8107ae1e>] ? ftrace_raw_event_hrtimer_cancel+0x4e/0xb0
kernel:[<ffffffff81095e7a>] ? hrtimer_try_to_cancel+0xba/0xd0
kernel:[<ffffffff8106f634>] ? do_setitimer+0xd4/0x220
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
kernel: ---[end trace 4d0a1ef2e62cb1a2 ]---
abrt-mp-oops: Reported 1 kernel oopses to Abrt
kernel: BUG: softlockup - CPU#11 stuck for 4278190091s! [qmgr:5492]
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel: CPU 11
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel:
kernel: Pid:5492, comm: qmgr Tainted: G W ---------------- 2.6.32-220.el6.x86_64 #1 HPProLiant DL360 G7
kernel: RIP:0010:[<ffffffff8106f730>] [<ffffffff8106f730>]do_setitimer+0x1d0/0x220
kernel: RSP:0018:ffff88080a661ef8 EFLAGS: 00000286
kernel: RAX:ffff88080b175a08 RBX: ffff88080a661f18 RCX: 0000000000000000
kernel: RDX:0000000000000000 RSI: 0000000000000082 RDI: ffff88080c8c4c40
kernel: RBP:ffffffff8100bc0e R08: 0000000000000000 R09: 0099d7270e01c3f1
kernel: R10:0000000000000000 R11: 0000000000000246 R12: ffffffff810ef9a3
kernel: R13:ffff88080a661e88 R14: 0000000000000000 R15: ffff88080a65a544
kernel: FS:00007f10b245f7c0(0000) GS:ffff88083c4a0000(0000) knlGS:0000000000000000
kernel: CS:0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 000000008005003b
kernel: CR2:00007ff955977380 CR3: 000000100a80b000 CR4: 00000000000006e0
kernel: DR0:0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
kernel: DR3:0000000000000000 DR6: 00000000ffff0ff0 DR7: 0000000000000400
kernel:Process qmgr (pid: 5492, threadinfo ffff88080a660000, task ffff880809577500)
kernel: Stack:
kernel:00007f10b323def0 00007f10b248ead0 00007f10b26d0f78 00007f10b248ede0
kernel:<0> ffff88080a661f68 ffffffff8106f88a 0000000000000000 0000000000000000
kernel:<0> 000000000000014c 00000000000f423d 0000000000000000 0000000000000000
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
kernel: Code:89 ef e8 74 66 02 00 83 3d 15 69 b5 00 00 75 37 49 8b 84 24 70 07 00 00 48 0508 08 00 00 66 ff 00 66 66 90 fb 66 0f 1f 44 00 00 <31> c0 e9 64 fe ff ff49 8b 84 24 68 07 00 00 48 c7 80 d0 00 00
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff8106f769>] ? do_setitimer+0x209/0x220
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
abrt-mp-oops: Reported 1 kernel oopses to Abrt

2.內核軟死鎖（soft lockup）bug原因分析
Soft lockup名稱解釋：所謂，soft lockup就是說，這個bug沒有讓系統徹底死機，但是若干個進程（或者kernel thread）被鎖死在了某個狀態（一般在內核區域），很多情況下這個是由於內核鎖的使用的問題。
Linux內核對於每一個cpu都有一個監控進程，在技術界這個叫做watchdog（看門狗）。通過ps –ef | grep watchdog能夠看見，進程名稱大概是watchdog/X（數字：cpu邏輯編號1/2/3/4之類的）。這個進程或者線程每一秒鍾運行一次，否則會睡眠和待機。這個進程運行會收集每一個cpu運行時使用數據的時間並且存放到屬於每個cpu自己的內核數據結構。在內核中有很多特定的中斷函數。這些中斷函數會調用soft lockup計數，他會使用當前的時間戳與特定（對應的）cpu的內核數據結構中保存的時間對比，如果發現當前的時間戳比對應cpu保存的時間大於設定的閥值，他就假設監測進程或看門狗線程在一個相當可觀的時間還沒有執。Cpu軟鎖為什麼會產生，是怎麼產生的？如果linux內核是經過精心設計安排的CPU調度訪問，那麼怎麼會產生cpu軟死鎖？那麼只能說由於用戶開發的或者第三方軟體引入，看我們伺服器內核panic的原因就是qmgr進程引起。因為每一個無限的循環都會一直有一個cpu的執行流程（qmgr進程示一個後台郵件的消息隊列服務進程），並且擁有一定的優先順序。Cpu調度器調度一個驅動程序來運行，如果這個驅動程序有問題並且沒有被檢測到，那麼這個驅動程序將會暫用cpu的很長時間。根據前面的描述，看門狗進程會抓住（catch）這一點並且拋出一個軟死鎖（soft lockup）錯誤。軟死鎖會掛起cpu使你的系統不可用。
如果是用戶空間的進程或線程引起的問題backtrace是不會有內容的，如果內核線程那麼在soft lockup消息中會顯示出backtrace信息。
3.根據linux內核源碼分析錯誤
根據我們第一部分內核拋出的錯誤信息和call trace（linux內核的跟蹤子系統）來分析產生的具體原因。
首先根據我們的centos版本安裝相應的linux內核源碼，具體步驟如下：
（1）下載源碼的rpm包kernel-2.6.32-220.17.1.el6.src.rpm
（2）安裝相應的依賴庫，命令：yuminstall rpm-build redhat-rpm-config asciidoc newt-devel
（3）安裝源碼包：rpm -ikernel-2.6.32-220.17.1.el6.src.rpm
（4）進入建立源碼的目錄：cd~/rpmbuild/SPECS
（5）建立生成源碼目錄：rpmbuild-bp --target=`uname -m` kernel.spec

下面開始真正的根據內核bug日誌分析源碼：
（1）第一階段內核錯誤日誌分析（時間在Dec 4 14:03:34這個階段的日誌輸出代碼分析，其實這部分代碼不會導致cpu軟死鎖，主要是第二階段錯誤日誌顯示導致cpu軟死鎖）
我們首先通過日誌定位到相關源代碼：看下面日誌：Dec 4 14:03:34 BP-YZH-1-xxxx kernel: WARNING: atkernel/trace/ring_buffer.c:1988 rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370() (Not tainted)
根據日誌內容我們可以很容易的定位到kernel/trace/ring_buffer.c這個文件的1988行代碼如下：WARN_ON(1)。
先簡單解釋一下WARN_ON的作用：WARN_ON只是列印出當前棧信息，不會panic。所以會看到後面有一大堆的棧信息。這個宏定義如下：
#ifndef WARN_ON
#defineWARN_ON(condition) ({ \
int __ret_warn_on = !!(condition); \
if (unlikely(__ret_warn_on)) \
__WARN(); \
unlikely(__ret_warn_on); \
})
#endif
這個宏很簡單保證傳遞進來的條件值為0或者1（兩次邏輯非操作的結果），然後使用分支預測技術（保證執行概率大的分支緊鄰上面的指令）判斷是否需要調用__WARN()宏定義。如果滿足條件執行了__WARN()宏定義也接著執行一條空指令;。上面調用WARN_ON宏是傳遞的1，所以會執行__WARN()。下面繼續看一下__WARN()宏定義如下：
#define __WARN() warn_slowpath_null(__FILE__,__LINE__)
從接下來的call trace信息中我們也確實發現調用了warn_slowpath_null這個函數。通過在linux內核源代碼中搜索這個函數的實現，發現在panic.c（內核恐慌時的相關功能實現）中實現如下：
voidwarn_slowpath_null(const char *file, int line)
{
warn_slowpath_common(file, line,__builtin_return_address(0),
TAINT_WARN, NULL);
}
EXPORT_SYMBOL(warn_slowpath_null);//都出這個符號，讓其他模塊可以使用這個函數
同樣的我們看到了warn_slowpath_common這個函數，而在call trace當中這個函數在warn_slowpath_null函數之前列印出來，再次印證了這個流程是正確的。同樣在panic.c這個文件中我發現了warn_slowpath_common這個函數的實現如下：
static voidwarn_slowpath_common(const char *file, int line, void *caller,
unsigned taint, struct slowpath_args *args)
{
const char *board;

printk(KERN_WARNING "------------[ cut here]------------\n");
printk(KERN_WARNING "WARNING: at %s:%d %pS()(%s)\n",
file, line, caller, print_tainted());
board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);//得到dmi系統信息
if (board)
printk(KERN_WARNING "Hardware name:%s\n", board);//通過我們的日誌信息可以發現我們硬體名稱是ProLiant DL360 G7

if (args)
vprintk(args->fmt, args->args);

print_moles();//列印系統模塊信息
mp_stack();//mp信息輸出（call trace開始）
print_oops_end_marker();//列印oops結束
add_taint(taint);
}
分析這個函數的實現不難發現我們的很多日誌信息從這里開始輸出，包括列印一些系統信息，就不繼續深入分析了（請看代碼注釋，裡面調用相關函數列印對應信息，通過我分析這些函數的實現和我們的日誌信息完全能夠對應，其中mp_stack是與cpu體系結構相關的，我們的伺服器應該是屬於x86體系）。這里在繼續分析一下mp_stack函數的實現，因為這個是與cpu體系結構相關的，而且這個函數直接反應出導致內核panic的相關進程。這個函數實現如下：
/*
* The architecture-independent mp_stackgenerator
*/
void mp_stack(void)
{
unsigned long stack;

printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s\n",
current->pid, current->comm,print_tainted(),
init_utsname()->release,
(int

D. 什麼是linux kernel有什麼作用

Linux內核（英語：Linux kernel）是一種開源的類Unix操作系統宏內核。

工作於平板電腦、智能手機及智能手錶的Android操作系統同樣通過Linux內核提供的服務完成自身功能。

一個計算機系統是一個硬體和軟體的共生體，它們互相依賴，不可分割。計算機的硬體，含有外圍設備、處理器、內存、硬碟和其他的電子設備組成計算機的發動機。但是沒有軟體來操作和控制它，自身是不能工作的。

完成這個控制工作的軟體就稱為操作系統，在Linux的術語中被稱為「內核」，也可以稱為「核心」。Linux內核的主要模塊（或組件）分以下幾個部分：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統、設備管理和驅動、網路通信，以及系統的初始化（引導）、系統調用等。

整個Linux操作系統家族基於該內核部署在傳統計算機平台（如個人計算機和伺服器，以Linux發行版的形式）和各種嵌入式平台，如路由器、無線接入點、專用小交換機、機頂盒、FTA接收器、智能電視、數字視頻錄像機、網路附加存儲（NAS）等。

工作於平板電腦、智能手機及智能手錶的Android操作系統同樣通過Linux內核提供的服務完成自身功能。盡管於桌面電腦的佔用率較低，基於Linux的操作系統統治了幾乎從移動設備到主機的其他全部領域。截至2017年11月，世界前500台最強的超級計算機全部使用Linux。

(4)linux內核編譯及運行報告擴展閱讀：

編程語言

Linux是用C語言中的GCC版（這種C語言有對標准C進行擴展）寫的，還有幾個用匯編語言（用的是GCC的"AT&T風格"）寫的目標架構短段。因為要支持擴展的C語言，GCC在很長的時間里是唯一一個能正確編譯Linux的編譯器。

有許多其他的語言用在一些方面上，主要集中在內核構建過程中（這里指從源代碼創建可引導鏡像）。包括Perl、Python和多種腳本語言。有一些驅動可能是用C++、Fortran或其他語言寫的，但是這樣是強烈不建議的。

編譯器兼容性

GCC是Linux內核源代碼的預設編譯器。在2004年，Intel主張通過修改內核，以便Intel C++編譯器能正確編譯內核。在2009年，有通過修改內核2.6.22版而成功編譯的報告（並帶來平均8-9%性能增長）。

自從2010年，已經開始進行使用Clang建造Linux內核的努力，Clang是一個可作為替代的C語言編譯器；截止2014年4月12日，官方內核幾乎可以完全用Clang編譯。致力於這個目標的計劃叫做「LLVMLinux」，得名於Clang所基於的LLVM編譯器下部構造。

LLVMLinux不意圖復制Linux內核或LLVM，因此它是由最終提交給上游計劃的補丁構成的一個元計劃。使Linux內核可以用Clang編譯最大的好處是比GCC有更快的編譯速度，內核開發者可以得益於由此而來的更快的工作流程