Linux内核学习笔记：printk调试

很多内核开发者喜欢的调试工具是printk，在Linux内核中，使用printk()函数来打印信息，它与C库的printf()函数类似。

printk()与printf()的一个重要区别是： printk()提供输出等级 。内核会根据这个等级来判断是否在终端或者串口中输出。

printk等级

路径：include/linux/kern_levels.h

#define KERN_EMERG KERN_SOH "0"  /* 最高输出等级，系统可能处于不可用的状态 */
#define KERN_ALERT KERN_SOH "1"  /* 紧急和理科需要处理的输出 */
#define KERN_CRIT KERN_SOH "2"  /* 紧急情况 */
#define KERN_ERR KERN_SOH "3"  /* 发生错误的情况 */
#define KERN_WARNING KERN_SOH "4" /* 警告 */
#define KERN_NOTICE KERN_SOH "5"  /* 重要的提示 */
#define KERN_INFO KERN_SOH "6"  /* 提示信息 */
#define KERN_DEBUG KERN_SOH "7"  /* 调试输出 */

Linux内核为printk定义了8个输出等级，KERN_EMERG等级最高，KERN_DEBUG等级最低。在配置内核时，由一个宏来设置系统默认的输出等级CONFIG_MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT，通常这个默认输出等级为4，因此只有输出等级高于4时才会输出到终端或者串口，即只有KERN_EMERG~KERN_ERR满足这个条件。

通常在产品开发阶段，会把系统默认等级设置为最低，以便在开发测试阶段可以暴露更多的问题和调试信息，在发布产品时再把输出等级设置为0或者4 。

修改printk等级

# cat /proc/sys/kernel/printk  //printk默认有4个等级
7  4  1  7

四个数字分表代表：

控制台输出等级

默认消息等级

最低输出等级

默认控制台输出等级

在系统运行时，我们也可以修改系统的输出等级。打开所有的内核输出：

echo 8 > /proc/sys/kernel/printk  //打开所有的内核输出

另外，还可以通过在启动内核时传递commandline给内核的方法来修改系统默认的输出等级。例如，使用uboot引导内核时，可以在uboot传参的bootargs参数上，加上“loglevel=8”，这样在系统启动时，就打开了所有内核输出。

printk的输出格式

在实际调试中，printk()可以和printf()一样，直接输出一条字符串。

不过为了更好的显示一些调试信息，可以加上函数名字（__func__）和代码行号（__LINE__），例如：

printk(KERN_EMERG"figo：%s, %d", __func__, __LINE__);

在双引号""前加上输出等级KERN_EMERG，代表输出等级为0。

另外，在使用printk()的时候需要注意输出格式，否则在编译时会出现很多的警告。printk的输出格式：

数据类型	printk格式符
int	%d或%x
unsigned int	%u或%x
long	%ld或%lx
long long	%lld或%llx
unsigned long long	%llu或%llx
size_t	%zu或%zx
size_t	%zd或%zx
函数指针	%pf

pr_xx( )封装

在使用printk的时候需要手动添加输出等级KERN_INFO、KERN_WARNING等，这样还是有些麻烦。因此，Linux内核也对printk进行了进一步的封装。

Linux内核将每一个输出等级封装为pr_xx()函数，例如，输出等级KERN_INFO封装为pr_info()，输出等级KERN_WARNING封装为pr_warn()。具体如下：

#define pr_emerg(fmt, ...) \\
 printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_alert(fmt, ...) \\
 printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_crit(fmt, ...) \\
 printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_err(fmt, ...) \\
 printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_warn(fmt, ...) \\
 printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_notice(fmt, ...) \\
 printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_info(fmt, ...) \\
 printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

#define pr_err(fmt, ...) \\
 printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

这里对输出等级为KERN_DEBUG的封装是比较特殊的，因为debug等级比较常用，内核对pr_debug()分为了三种情况：

如果设置了 CONFIG_DYNAMIC_DEBUG，则此pr_debug()扩展为 dynamic_pr_debug()，主要用于 动态输出 。否则，如果定义了 DEBUG宏，则它等同于具有 KERN_DEBUG 日志级别的 printk。 如果未定义 DEBUG，则它什么都不做 。

pr_debug()的定义如下：

/* If you are writing a driver, please use dev_dbg instead */
#if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \\
 (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
#include < linux/dynamic_debug.h >

/**
 * pr_debug - Print a debug-level message conditionally
 * @fmt: format string
 * @...: arguments for the format string
 *
 * This macro expands to dynamic_pr_debug() if CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is
 * set. Otherwise, if DEBUG is defined, it's equivalent to a printk with
 * KERN_DEBUG loglevel. If DEBUG is not defined it does nothing.
 *
 * It uses pr_fmt() to generate the format string (dynamic_pr_debug() uses
 * pr_fmt() internally).
 */
#define pr_debug(fmt, ...)   \\
 dynamic_pr_debug(fmt, ##__VA_ARGS__)
#elif defined(DEBUG)
#define pr_debug(fmt, ...) \\
 printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#else
#define pr_debug(fmt, ...) \\
 no_printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#endif