這種解決問(wèn)題所需時(shí)間呈上升的趨勢(shì)固然有軟件問(wèn)題，但缺乏必要的手段以輔助解決問(wèn)題才是主要的原因。通過(guò)對(duì)故障的統(tǒng)計(jì)跟蹤發(fā)現(xiàn)，難以解決的軟件錯(cuò)誤和從發(fā)現(xiàn)到解決耗時(shí)較長(zhǎng)的軟件錯(cuò)誤都集中在操作系統(tǒng)的核心部分，這其中又有很大比例集中在驅(qū)動(dòng)程序部分[2]。因此，錯(cuò)誤跟蹤技術(shù)被看成是提高系統(tǒng)安全完整性等級(jí)的一個(gè)重要措施[1]，大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)均為發(fā)展提供了操作系統(tǒng)內(nèi)核“崩潰轉(zhuǎn)儲(chǔ)”機(jī)制，即在軟件系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)，將內(nèi)存內(nèi)容保存到磁盤(pán)[3]，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到故障服務(wù)器[3]，或者直接啟動(dòng)內(nèi)核調(diào)試器[4]等，以供事后分析改進(jìn)。

基于Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的崩潰轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)制近年來(lái)有以下幾種：

(1) LKCD（Linux Kernel Crash Dump）機(jī)制[3];

(2) KDUMP（Linux Kernel Dump）機(jī)制[4]；

(3) KDB機(jī)制[5]；

(4) KGDB機(jī)制[6]。

綜合上述幾種機(jī)制可以發(fā)現(xiàn),這四種機(jī)制之間有以下三個(gè)共同點(diǎn)：

(1) 適用于為運(yùn)算資源豐富、存儲(chǔ)空間充足的應(yīng)用場(chǎng)合；

(2) 發(fā)生系統(tǒng)崩潰后恢復(fù)時(shí)間無(wú)嚴(yán)格要求；

(3) 主要針對(duì)較通用的硬件平臺(tái)，如X86平臺(tái)。

在嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合想要直接使用上列機(jī)制中的某一種，卻遇到以下三個(gè)難點(diǎn)無(wú)法解決：

(1) 存儲(chǔ)空間不足

嵌入式系統(tǒng)一般采用Flash作為存儲(chǔ)器，而Flash容量有限，且可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于嵌入式系統(tǒng)中的內(nèi)存容量。因此將全部?jī)?nèi)存內(nèi)容保存到Flash不可行。

(2) 記錄時(shí)間要求盡量短

嵌入式系統(tǒng)一般有復(fù)位響應(yīng)時(shí)間盡量短的要求，有的嵌入式操作系統(tǒng)復(fù)位重啟時(shí)間不超過(guò)2s，而上述幾種可用于Linux系統(tǒng)的內(nèi)核崩潰轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)制耗時(shí)均不可能在30s內(nèi)。寫(xiě)Flash的操作也很耗時(shí)間，實(shí)驗(yàn)顯示，寫(xiě)2MB數(shù)據(jù)到Flash耗時(shí)達(dá)到400ms之多。

(3) 要求能夠支持特定的硬件平臺(tái)

嵌入式系統(tǒng)的硬件多種多樣，上面提到的四種機(jī)制均是針對(duì)X86平臺(tái)提供了較好的支持，而對(duì)于其他體系的硬件支持均不成熟。

由于這些難點(diǎn)的存在，要將上述四種內(nèi)核崩潰轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)制中的一種移植到特定的嵌入式應(yīng)用平臺(tái)是十分困難的。因此，針對(duì)上述嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)，本文介紹一種基于特定平臺(tái)的嵌入式Linux內(nèi)核崩潰信息記錄機(jī)制LCRT(Linux Crash Record and Trace)，為定位嵌入式Linux系統(tǒng)中軟件故障和解決軟件故障提供輔助手段。

1 Linux內(nèi)核崩潰的分析

分析Linux內(nèi)核對(duì)于運(yùn)行期間各種“陷阱”的處理可以得知，Linux內(nèi)核對(duì)于應(yīng)用程序?qū)е碌腻e(cuò)誤可以予以監(jiān)控，在應(yīng)用程序發(fā)生除零、內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)越界、緩沖區(qū)溢出等錯(cuò)誤時(shí)，Linux內(nèi)核的異常處理例程可以對(duì)這些由應(yīng)用程序引起的異常情況予以處理。當(dāng)應(yīng)用程序產(chǎn)生不可恢復(fù)的錯(cuò)誤時(shí)，Linux內(nèi)核可以?xún)H僅終止產(chǎn)生錯(cuò)誤的應(yīng)用程序，其他應(yīng)用程序仍然可以正常運(yùn)行。

如果Linux內(nèi)核本身或者新開(kāi)發(fā)的Linux內(nèi)核模塊存在bug，產(chǎn)生了“除零”，“內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)越界”、“緩沖區(qū)溢出”等錯(cuò)誤，同樣會(huì)由Linux內(nèi)核的異常處理例程來(lái)處理。Linux內(nèi)核通過(guò)在異常處理程序中判斷，如果發(fā)現(xiàn)是“嚴(yán)重的不可恢復(fù)”的內(nèi)核異常，則會(huì)導(dǎo)致“內(nèi)核恐慌”（kernel panic），即Linux內(nèi)核崩潰。圖1所示為L(zhǎng)inux內(nèi)核對(duì)異常情況的處理流程。