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Linux核心除錯實務

Linux核心除錯實務

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9786263248465
Kaiwan N Billimoria
廖明沂
碁峰
2024年7月29日
267.00  元
HK$ 240.3  






ISBN:9786263248465
  • 規格:平裝 / 644頁 / 17 x 23 x 3 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣


  • 電腦資訊 > 作業系統 > Linux











      藉由實用工具與進階技術,對Linux kernel與kernel模組進行有效除錯!?

    ?

      Linux kernel是世界公認最好的作業系統核心。但是要對kernel進行除錯,則是一件相當複雜的工作。本書是學習一切高階kernel除錯的全面性指南。深入涵蓋許多領域,例如基於工具的除錯(debug)技術(printk與動態除錯框架),並展示如何使用Kprobes。涉及記憶體的bug往往是一場惡夢,我們用兩個章節的篇幅來講解針對記憶體除錯的工具與技術。當kernel賞你一個Oops時,該如何準確地解讀才能解開最根本的問題呢?這本書提供了解答。?

    ?

      並行性(concurrency)往往是一個複雜的主題,本書能幫助你確切地了解何謂資料競爭(data race),包括使用KCSAN來檢測這類問題。還有一些棘手的問題,無論是在除錯還是效能方面,都需要詳細的kernel層級追蹤;你將學習到如何使用Ftrace及其前端(frontend)的強大功能,還將會知道如何在kernel內部的GDB工具(KGDB)與許多其他工具,用於處理kernel lockup、hangs與可怕的kernel panic。?

    ?

      讀完本書,你將能掌握各種強大的kernel debug工具與技術,以及具有在何時間點使用適當工具和技術的敏銳能力。?

    ?

      你將學到的內容:?

      *探索基於工具的printk,以及功能強大的動態除錯框架(dynamic debug framework)?

      *使用靜態與動態的Kprobes,trap kernel/module 的函式?

      *使用KASAN、UBSAN、SLUB debug 和kmemleak捕捉kernel 的記憶體問題?

      *深入解譯Oops,並精準識別程式碼的行號位置?

      *了解資料競爭,並使用KCSAN捕捉難以捉摸的並行性(concurrency)問題?

      *利用Ftrace與trace-cmd詳細追蹤kernel流程?

      *撰寫自訂的kernel panic handler(處理常式),並檢測kernel lockup與hands?

      *使用 KGDB 單步執行,以及 debug kernel/module 的原始碼



     





    【PART 1 Kernel 除錯的簡介與方法】?

    chapter 1 軟體除錯概論?


    1.1 技術需求?

    1.2 軟體除錯 - 定義、起源與由來?

    1.3 軟體錯誤:真實案例?

    1.4 設定工作區?

    1.5 兩個 kernel 的故事?

    1.6 幾個簡單的 Debug 技巧提示?

    結論?

    chapter 2 Debug Kernel 的方法?

    2.1 技術需求?

    2.2 分類 bug type?

    2.3 Debug Kernel:方法不同的原因?

    2.4 概述 debug kernel 的不同方法?

    結論?



    【PART 2 Kernel 與驅動程式的除錯工具與技術】?

    chapter 3 透過檢測除錯:使用 printk 與其族類?


    3.1 技術需求?

    3.2 無所不在的 kernel printk?

    3.3 將 printk 用於除錯目的?

    3.4 使用 kernel 強大的動態 debug 功能?

    3.5 剩下的 printk 雜項字元?

    結論?

    chapter 4 透過Kprobes 儀器進行debug?

    4.1 了解 kprobes 基礎?

    4.2 使用 static kprobes - 傳統的探測方法?

    4.3 了解 ABI 的基本概念?

    4.4 使用 static kprobes - 範例 3 與範例 4?

    4.5 開始使用 kretprobes?

    4.6 Kprobes:限制性與不利因素?

    4.7 更簡單的方法:動態 kprobes 或基於 kprobes 的事件追蹤?

    4.8 透過 perf 和 eBPF 工具,對 execve() API 進行 trap?

    結論?

    chapter 5 Kernel 記憶體除錯問題初探?

    5.1 技術需求?

    5.2 記憶體到底出了什麼問題??

    5.3 使用 KASAN 和 UBSAN 找到記憶體 bug?

    5.4 使用 Clang 編譯 kernel 和 module?

    5.5 捕捉 kernel 中的記憶體缺陷:比較與注意事項 (Part 1)?

    結論?

    chapter 6 再論 Kernel 記憶體除錯問題?

    6.1 技術需求?

    6.2 透過 SLUB debug 偵測 slab 記憶體損毀?

    6.3 使用 kmemleak 找出記憶體洩漏問題?

    6.4 捕捉 kernel 中的記憶體缺陷:比較與注意事項(Part 2)?

    結論?

    chapter 7 Oops!解讀 kernel 的 bug 診斷?

    7.1 技術需求?

    7.2 產生一個簡單的 kernel bug 和 Oops?

    7.3 介紹 Kernel Oops 以及所代表的意義?

    7.4 魔鬼藏在細節裡:解碼 Oops?

    7.5 協助判斷 Oops 位置的工具與技術?

    7.6 ARM Linux 系統上的 Oops 及使用 Netconsole?

    7.7 幾個實際的 Oops?

    結論?

    chapter 8 鎖的除錯?

    8.1 技術需求?

    8.2 上鎖與 debug 因鎖產生的 bug?

    8.3 上鎖:快速總結要點?

    8.4 使用 KCSAN 攔截 concurrency bug?

    8.5 一些實際案例:由於上鎖問題導致的 kernel bug?

    結論?



    【PART 3 額外的 Kernel 除錯工具與技術】?

    chapter 9 追蹤 Kernel 流程?


    9.1 技術需求?

    9.2 Kernel 追蹤技術:概論?

    9.3 使用 ftrace kernel 追蹤程式?

    9.4 使用 trace-cmd、KernelShark 與 perf-tools ftrace 前端工具?

    9.5 用 LTTng 和 Trace Compass 追蹤 kernel 的簡介?

    結論?

    chapter 10 Kernel Panic、Lockup 以及 Hang?

    10.1 技術需求?

    10.2 Panic!Kernel panic 時會發生什麼事??

    10.3 撰寫自訂的 kernel panic 處理常式?

    10.4 偵測 kernel 中的 lockup 和 CPU 停止?

    10.5 採用 kernel 的掛起任務和工作佇列停止偵測器?

    結論?

    chapter 11 使用 Kernel GDB (KGDB)?

    11.1 技術需求?

    11.2 從概念上理解 KGDB 的運作?

    11.3 為 KGDB 建立 ARM target 系統和 kernel?

    11.4 使用 KGDB debug kernel?

    11.5 使用 KGDB debug kernel 模組?

    11.6 [K]GDB:一些提示和技巧?

    結論?

    chapter 12 再談談一些 kernel debug 方法?

    12.1 Kdump/crash 架構簡介?

    12.2 淺談 kernel 程式碼的靜態分析?

    12.3 Kernel code coverage 工具和測試框架簡介?

    12.4 其他:使用 journalctl、斷言 (assertions) 和警告?

    結論?



    索引





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