dump_stack分析函数调用关系

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一、dump_stack实例

在正点原子阿尔法开发板中查看insmod命令使用什么方法：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>




static int hello_init(void){
#ifndef DEBUG

    printk("no def DEBUG\n");
#else
    printk(" def DEBUG\n");
#endif
    dump_stack();
    return 0;

}


static void hello_exit(void){

    printk("hello exit!!!\n");
    

}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR("Paranoid");
MODULE_VERSION("V1.0");
MODULE_LICENSE("GPL");

dump_stack();函数打印调用关系

从上往下：
sys_finit_module->load_module->do_init_module->do_one_initcall

所以可知使用的是finit_module
insmod命令流程

insmod_main->bb_init_module->finit_module

二、dump_stack实现分析

通过 grep，发现 dump_stack 函数原型存在于 kernel/lib/dump_stack.c 文件中。它的实现流程如下图所示：

static void __dump_stack(void)
{
    dump_stack_print_info(KERN_DEFAULT);
    show_stack(NULL, NULL);
}

可以看到关键的两个函数分别是dump_stack_print_info和show_stack。其中第一个函数是用来打印 info 信息的，而第二个函数是用来打印 Call trace的。

Step 1: dump_stack_print_info

第一部分主要实现 print info ，函数比较简单，我们直接看代码：
文件：kernel\kernel\printk\printk.c

/**
 * dump_stack_print_info - print generic debug info for dump_stack()
 * @log_lvl: log level
 *
 * Arch-specific dump_stack() implementations can use this function to
 * print out the same debug information as the generic dump_stack().
 */
void dump_stack_print_info(const char *log_lvl)
{
    printk("%sCPU: %d PID: %d Comm: %.20s %s %s %.*s\n",
           log_lvl, raw_smp_processor_id(), current->pid, current->comm,
           print_tainted(), init_utsname()->release,
           (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
           init_utsname()->version);

    if (dump_stack_arch_desc_str[0] != '\0')
        printk("%sHardware name: %s\n",
               log_lvl, dump_stack_arch_desc_str);

    print_worker_info(log_lvl, current);
}

current指针指向的是当前进程，那么这句代码就是分别打印出了：log_level, CPU id, command, kernel taint state, kernel version

Step 2: show_stack

第二部分的主要功能是实现 Call trace ，它的执行流程如下：
文件：kernel\arch\metag\kernel\traps.c

void show_stack(struct task_struct *tsk, unsigned long *sp)
{
    if (!tsk)
        tsk = current;
    if (tsk == current)
        sp = (unsigned long *)current_stack_pointer;
    else
        sp = (unsigned long *)tsk->thread.kernel_context->AX[0].U0;

    show_trace(tsk, sp, NULL);
}

kstack_end 是判断是否到达栈底的函数，一个线程堆栈大小为 THREAD_SIZE，SP 寄存器存储的是栈顶，由此可以找到对应的栈底，如果没有到堆栈底部，则每次持续打印出相关的函数调用列表。
接下来就是另一个关键函数 print_ip_sym ，看一下它的代码：

static inline void print_ip_sym(unsigned long ip)
{
    printk("[<%p>] %pS\n", (void *) ip, (void *) ip);
}

可以看到真正的打印函数也就一句代码，这个是真正的精髓所在：

printk("[<%p>] %pS\n", (void *) ip, (void *) ip);

把 %pS 作为格式化参数传递给 printk，printk 将负责把对应地址的函数名打印出来。由此看来，如何从地址转换到函数名这个最复杂的工作内核已经帮你做好了，dump stack 直接去用做好的轮子就行了。

三、关于堆栈

对于ARM 32bit CPU的不同模式，每种模式都有其自己的堆栈，并由SP寄存器指定。在内核态中，通常使用svc mode的堆栈，为了实现不同线程之间的堆栈分离，内核会为每个线程分配一个独立的堆栈地址，并将其存储在task_struct结构体中。当线程调度发生时，相应的堆栈地址会被设置给SP寄存器，以完成对不同线程之间堆栈的切换。

当中断到来时，CPU会进入irq mode进行硬件处理，然后进入svc mode处理中断服务程序。此时使用的堆栈是被中断进程的svc堆栈。dump_stack函数就是通过当前svc mode的SP寄存器打印堆栈信息。因此，dump_stack函数实质上是打印当前堆栈的函数信息。