LV06-01-内核模块-02-printk

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本文主要是内核模块中常用的打印函数printk的相关笔记。若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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一、概述

大部分常用的C库函数在Linux内核中都已经得到了实现。在所有没有实现的函数中，最著名的就数printf()函数了。内核代码虽然无法调用 printf()函数，但它可以调用printk()函数。printk()函数负责把格式化好的字符串拷贝到内核日志缓冲上，这样syslog程序就可 以通过读取该缓冲区来获取内核信息。

printk()函数是直接使用了向终端写函数tty_write()。而printf()函数是调用write()系统调用函数向标准输出设备写。所以 在用户态（如进程0）不能够直接使用printk()函数，而在内核态由于他已是特权级，所以无需系统调用来改变特权级，因而能够直接使用 printk()函数。printf是使用了标准的C库函数的时候才能使用的，而内核中无法使用标准的C库函数，所以就连最常见的printf都不能使用。

二、两个级别

1. 日志级别

1.1 有哪些？

printk相比printf来说还多了个：日志级别的设置，用来控制printk打印的这条信息是否在终端上显示的，当日志级别的数值小于控制台级别时，printk要打印的信息才会在控制台打印出来，否则不会显示在控制台。在我们内核中一共有8种级别（数字越小级别越高），他们定义在 include/linux/kern_levels.h 中，分别为：

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#define KERN_EMERG      KERN_SOH "0"    /* system is unusable */
#define KERN_ALERT      KERN_SOH "1"    /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT       KERN_SOH "2"    /* critical conditions */
#define KERN_ERR        KERN_SOH "3"    /* error conditions */
#define KERN_WARNING    KERN_SOH "4"    /* warning conditions */
#define KERN_NOTICE     KERN_SOH "5"    /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO       KERN_SOH "6"    /* informational */
#define KERN_DEBUG      KERN_SOH "7"    /* debug-level messages */

所有的printk()消息都会被打印到内核日志缓冲区，这是一个通过/dev/kmsg输出到用户空间的环 形缓冲区。读取它的通常方法是使用 dmesg 。日志级别指定了一条消息的重要性。内核根据日志级别和当前 console_loglevel （一个内核变量）决定是否立即显示消息（将其打印到当前控制台）。如果消息的优先级比 console_loglevel 高（日志级 别值较低），消息将被打印到控制台。如果省略了日志级别，则以 KERN_DEFAULT 级别打印消息。格式字符串虽然与C99基本兼容，但并不遵循完全相同的规范。它有一些扩展和一些限制（没 有 %n 或浮点转换指定符）。

1.2 怎么控制？

我们可以直接在printk中指定本条打印信息的级别，一般格式如下：

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printk(KERN_INFO "Message: %s\n", arg);

直接在格式字符串前指定打印等级即可。

2. 控制台级别

2.1 有哪些？

上边提到了控制台级别，控制台级别定义在哪？它们定义在 include/linux/printk.h 文件中：

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/* printk's without a loglevel use this.. */
#define MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT CONFIG_MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT

/* We show everything that is MORE important than this.. */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_SILENT  0 /* Mum's the word */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_MIN     1 /* Minimum loglevel we let people use */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_QUIET   4 /* Shhh ..., when booted with "quiet" */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT 7 /* anything MORE serious than KERN_DEBUG */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_DEBUG  10 /* issue debug messages */
#define CONSOLE_LOGLEVEL_MOTORMOUTH 15  /* You can't shut this one up */

extern int console_printk[];

#define console_loglevel (console_printk[0])
#define default_message_loglevel (console_printk[1])
#define minimum_console_loglevel (console_printk[2])
#define default_console_loglevel (console_printk[3])

我们看一下console_printk这个数组（定义在ernel/printk/printk.c中）：

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int console_printk[4] = {
        CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT,       /* console_loglevel */
        MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT,       /* default_message_loglevel */
        CONSOLE_LOGLEVEL_MIN,           /* minimum_console_loglevel */
        CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT,       /* default_console_loglevel */
};
  • console_printk[0]：CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT，控制台日志级别，优先级高于该值的消息将在控制台显示（也就是终端）。
  • console_printk[1]：MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT，默认消息日志级别，printk没定义优先级时，打印这个优先级以上的消息。
  • console_printk[2]：CONSOLE_LOGLEVEL_MIN，最小控制台日志级别，控制台日志级别可被设置的最小值（最高优先级
  • console_printk[3]：CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT，默认的控制台日志级别。

我们可以在linux系统中通过以下命令查看：

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cat /proc/sys/kernel/printk
image-20230830220444772

如上图，

  • console_printk[0]：为CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT：默认为7，所有优先级高于7的log等级（0~6），都会打印在终端上。
  • console_printk[1]：为MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT：默认为4，printk打印消息时的默认等级。
  • console_printk[2]：为CONSOLE_LOGLEVEL_MIN：控制台日志级别可被设置的最小值（最高优先级），这里默认为1。
  • console_printk[3]：为CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT：默认的控制台日志级别，默认为7。

2.2 怎么控制？

我们直接在终端输入以下指令即可：

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echo 8 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk
# 也可以用下边的命令
dmesg -n 5 # 这种只能修改 控制台日志级别 也就是 console_printk[0]

中间的数字分别就代表各个等级，可以直接这样修改。例如：

image-20230830221715562

三、使用实例

代码可以看这里：01_module_load/printk_eg · sumumm/imx6ull-linuxdriver-eg - 码云 - 开源中国 (gitee.com)。操作的时候主要是看加载驱动的时候的打印信息，主要是以下信息：

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printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:%s\r\n", KERN_EMERG);
printk(KERN_ALERT"KERN_ALERT:%s\r\n", KERN_ALERT);
printk(KERN_CRIT"KERN_CRIT:%s\r\n", KERN_CRIT);
printk(KERN_ERR"KERN_ERR:%s\r\n", KERN_ERR);
printk(KERN_WARNING"KERN_WARNING:%s\r\n", KERN_WARNING);
printk(KERN_NOTICE"KERN_NOTICE:%s\r\n", KERN_NOTICE);
printk(KERN_INFO"KERN_INFO:%s\r\n", KERN_INFO);
printk(KERN_DEBUG"KERN_DEBUG:%s\r\n", KERN_DEBUG);

然后通过下边的命令修改各个默认值来看内核日志打印情况：

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echo 8 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk
echo 0 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk