新型Linux開發(fā)工具應(yīng)對(duì)下一代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

為了充分利用 Linux 操作系統(tǒng)，原始設(shè)備制造商(OEM)可選擇與商用 Linux 供應(yīng)商合作，或在內(nèi)部增添工程能力。這兩種模式都已被證明是成功的，但是每種做法都需各自的成本。

不管 OEM 如何選擇，他們的工程師所使用的典型調(diào)試模型都是相同的：基于 GDB(GNU Debugger)的客戶服務(wù)器環(huán)境。如圖1所示，它描述了在調(diào)試目標(biāo)時(shí)，附加并運(yùn)行在每個(gè) Linux 進(jìn)程中的 GDBSERVER 例示。每個(gè) GDBSERVER 都通過一個(gè)以太網(wǎng)端口與主機(jī)通信。

另外，需要特別注意的是，采用這種調(diào)試方法，標(biāo)準(zhǔn) Linux內(nèi)核被替換成一種“靜態(tài)”版本。僅有少數(shù)例外，所有通過 KGDB的目標(biāo)調(diào)試通信都被限制在 RS232 串行鏈路。

圖1: 標(biāo)準(zhǔn) Linux 調(diào)試模型。

這種方法給開發(fā)人員帶來了另一個(gè)挑戰(zhàn)，即要使用 Linux內(nèi)核的測試版(instrumented version)。雖然這是可接受的默認(rèn)Linux調(diào)試環(huán)境，但這種方法有一些很明確的局限性。例如，采用多進(jìn)程組成的應(yīng)用，需要多個(gè) GDBSERVER 運(yùn)行于有限的目標(biāo)存儲(chǔ)器上。這可能影響被調(diào)試目標(biāo)的性能，在一些情況下目標(biāo)性能可降低50%以上。

即使在所有的內(nèi)核工具和通信通道均可用的最佳情形下，仍有一些區(qū)域的代碼在這個(gè)調(diào)試范例下難以到達(dá)。圖2中說明的“問題”區(qū)域給內(nèi)核和應(yīng)用程序開發(fā)人員提出了更多挑戰(zhàn)。這些區(qū)域包括每個(gè)進(jìn)程下大量的線程，以及代碼獨(dú)立和數(shù)據(jù)位置獨(dú)立的內(nèi)核可加載模塊。盡管對(duì)于熟練的開發(fā)人員來說，有可能利用現(xiàn)有技術(shù)合成一個(gè)環(huán)境，來滿足這些區(qū)域的調(diào)試需要，但是這種環(huán)境對(duì)用戶非常不友好，且在負(fù)載下無法擴(kuò)展。

圖 2: “問題”區(qū)域。

接下來我們看看在Linux 內(nèi)核可加載模塊的例子中，模塊加載時(shí)間調(diào)用的初始化程序由哪些部分組成。目前的調(diào)試范例表明加載了這些模塊，然后利用調(diào)試器對(duì)其代碼和數(shù)據(jù)偏移進(jìn)行調(diào)整(手動(dòng)和自動(dòng))。但是，這時(shí)模塊的初始化代碼已經(jīng)執(zhí)行了，無法在代碼所在區(qū)域?qū)栴}進(jìn)行調(diào)試。另一個(gè)使用情形涉及共享庫，這經(jīng)常無法由 GDBSERVER 或其他類似程序很好地處理。即使存在這些問題，許多工程師仍在采用 printf(用戶空間)和 printk(內(nèi)核空間)作為主要調(diào)試幫助。一些調(diào)試“工具”帶來新的軟件問題或可能掩蓋現(xiàn)有的問題。