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kdump.md

File metadata and controls

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kdump

/proc/vmcore

  • kexec 在加载捕获内核时，所有关于系统内核的转储镜像的必要信息会被编码成 ELF 格式，计算并生成一个 ELF core header，并且在 crash 前存储在一个内存的保留区域。
  • ELF header 起始的物理地址通过elfcorehdr=内核命令行参数传递给捕捉内核，捕获内核根据从elfcorehdr接收到的系统内存信息创建 vmcore
    • 实现见 kernel/crash_dump.c 的源代码，early_param("elfcorehdr", setup_elfcorehdr)
  • 对于 ARM64 来说作法有些特殊
    • kexec 在load_crashdump_segments()构造用于捕捉内核的/proc/vmcore的 ELF core header
    • 在 setup_2nd_dtb() 这个步骤通过修改 dtb 传递捕捉内核的命令行参数，添加一个linux,elfcorehdr的 dtb 节点用于描述 ELF core header
    main()
-> my_load()
   -> file_type[i].load(argc, argv, kernel_buf, kernel_size, &info)
   => image_arm64_load() // -t Image
      -> if (info->kexec_flags & KEXEC_ON_CRASH)
            load_crashdump_segments() //创建和初始化 ELF core header segment
      -> arm64_load_other_segments(info, kernel_segment + arm64_mem.text_offset)
         -> setup_2nd_dtb(&dtb, command_line, info->kexec_flags & KEXEC_ON_CRASH)
  • 在内核启动时，根据 dtb 里的信息留出用于存放 ELF core header 的 memblock 
    arch/arm64/kernel/setup.c
setup_arch()
   arch/arm64/mm/init.c
   -> arm64_memblock_init()
      -> reserve_crashkernel()
      -> reserve_elfcorehdr()
         -> of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_elfcorehdr, NULL)
            -> early_init_dt_scan_elfcorehdr()
               -> of_get_flat_dt_prop(node, "linux,elfcorehdr", &len)
               -> elfcorehdr_addr = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg)
               -> elfcorehdr_size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg)
         -> memblock_reserve(elfcorehdr_addr, elfcorehdr_size)
         -> pr_info("Reserving %lldKB of memory at 0x%llx for elfcorehdr\n", elfcorehdr_size >> 10, elfcorehdr_addr)
  • 该过程中会更新全局变量unsigned long long elfcorehdr_addr的信息，该变量存储 crash 转储镜像的 ELF header 的物理地址
    • kernel/crash_dump.c
    /*
 * stores the physical address of elf header of crash image
 *
 * Note: elfcorehdr_addr is not just limited to vmcore. It is also used by
 * is_kdump_kernel() to determine if we are booting after a panic. Hence put
 * it under CONFIG_CRASH_DUMP and not CONFIG_PROC_VMCORE.
 */
unsigned long long elfcorehdr_addr = ELFCORE_ADDR_MAX;
EXPORT_SYMBOL_GPL(elfcorehdr_addr);

/*
 * stores the size of elf header of crash image
 */
unsigned long long elfcorehdr_size;

/*
 * elfcorehdr= specifies the location of elf core header stored by the crashed
 * kernel. This option will be passed by kexec loader to the capture kernel.
 *
 * Syntax: elfcorehdr=[size[KMG]@]offset[KMG]
 */
static int __init setup_elfcorehdr(char *arg)
{
    char *end;
    if (!arg)
        return -EINVAL;
    elfcorehdr_addr = memparse(arg, &end);
    if (*end == '@') {
        elfcorehdr_size = elfcorehdr_addr;
        elfcorehdr_addr = memparse(end + 1, &end);
    }   
    return end > arg ? 0 : -EINVAL;
}
early_param("elfcorehdr", setup_elfcorehdr);
...*```
  • 在fs_initcall(vmcore_init)的时候会根据elfcorehdr_addr的信息来决定要不要创建/proc/vmcore
    • include/linux/crash_dump.h
    #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
#define ELFCORE_ADDR_MAX    (-1ULL)
#define ELFCORE_ADDR_ERR    (-2ULL)
/*
 * is_kdump_kernel() checks whether this kernel is booting after a panic of
 * previous kernel or not. This is determined by checking if previous kernel
 * has passed the elf core header address on command line.
 *
 * This is not just a test if CONFIG_CRASH_DUMP is enabled or not. It will
 * return true if CONFIG_CRASH_DUMP=y and if kernel is booting after a panic
 * of previous kernel.
 */

static inline bool is_kdump_kernel(void)
{
    return elfcorehdr_addr != ELFCORE_ADDR_MAX;
}

/* is_vmcore_usable() checks if the kernel is booting after a panic and
 * the vmcore region is usable.
 *
 * This makes use of the fact that due to alignment -2ULL is not
 * a valid pointer, much in the vain of IS_ERR(), except
 * dealing directly with an unsigned long long rather than a pointer.
 */

static inline int is_vmcore_usable(void)
{
    return is_kdump_kernel() && elfcorehdr_addr != ELFCORE_ADDR_ERR ? 1 : 0;
}
...*```
    • fs/proc/vmcore.c
    /* Init function for vmcore module. */
static int __init vmcore_init(void)
{
    int rc = 0;

    /* Allow architectures to allocate ELF header in 2nd kernel */
    rc = elfcorehdr_alloc(&elfcorehdr_addr, &elfcorehdr_size);
    if (rc)
        return rc;
    /*
     * If elfcorehdr= has been passed in cmdline or created in 2nd kernel,
     * then capture the dump.
     */
    if (!(is_vmcore_usable())) //是否创建 /proc/vmcore 需要检查 elfcorehdr_addr
        return rc;
    rc = parse_crash_elf_headers();
    if (rc) {
        pr_warn("Kdump: vmcore not initialized\n");
        return rc;
    }
    elfcorehdr_free(elfcorehdr_addr);
    elfcorehdr_addr = ELFCORE_ADDR_ERR;

    proc_vmcore = proc_create("vmcore", S_IRUSR, NULL, &proc_vmcore_operations);
    if (proc_vmcore)
        proc_vmcore->size = vmcore_size;
    return 0;
}
fs_initcall(vmcore_init);
...*```
    • 是否创建/proc/vmcore需要检查elfcorehdr_addr，间接地判断当前内核是系统内核还是捕捉内核
  • 对于 crash 场景的 kexec 的过程
kernel/panic.c
panic()
   kernel/kexec_core.c
-> __crash_kexec()
   -> machine_kexec(kexec_crash_image)

makedumpfile

  • makedumpfile需要系统内核的调试信息来分析系统内核如何使用内存的，从而区分非必须的页，这些信息来自vmlinux或者vmcoreinfo
  • vmcore 也即 /proc/vmcore，系统内核的内存转储
  • vmcoreinfo 包含系统内核的信息（结构大小、域偏移等），并且足够小到可以放入捕捉内核的 initrd
    • 如果捕捉内核运行在自己的 initrd 里，而不是挂载根文件系统，makedumpfile不能参考vmlinux，因为捕获内核的 initrd 是需要常驻内存的，因此不适合放入类似vmlinux这样的大文件
    • 为解决该问题，makedumpfile需要事先做好vmcoreinfo。当捕捉内核运行时，如果需要系统内核的信息就从vmcoreinfo得到就可以了
    • 从 linux-2.6.24 起，vmcore中就包含vmcoreinfo
  • -x VMLINUX
    • 指定用系统内核带调试信息的vmlinux来分析系统内核的内存使用
    • 如果vmcore中不包含vmcoreinfo且-i VMCOREINFO也未指定，dump_level大于等于 2，该选项是必须的
    • 系统内核和捕获内核的页大小需匹配
    • # makedumpfile -d 31 -x vmlinux /proc/vmcore dumpfile
  • -i VMCOREINFO
    • 指定用vmcoreinfo替代vmlinux来分析系统内核的内存使用
    • vmcoreinfo需要用makedumpfile的-g选项事先生成
    • 如果vmcore中不包含vmcoreinfo且-x VMLINUX也未指定，dump_level大于等于 2，该选项是必须的
    • # makedumpfile -d 31 -i vmcoreinfo /proc/vmcore dumpfile
  • -g VMCOREINFO
    • 用系统内核带调试信息的vmlinux来生成vmcoreinfo
    • vmcoreinfo必须在运行系统内核的系统上生成
    • 用户可以用-i选项指定在其他系统上生成的vmcoreinfo作为有着相同内核的makedumpfile命令的输入
    • # makedumpfile -g vmcoreinfo -x vmlinux

elfcorehdr vs vmcoreinfo

elfcorehdr

  • 捕捉内核 根据elfcorehdr提供的信息创建/proc/vmcore，提供给crash或gdb等调试工具使用
  • 多个来源
  • 重点看怎么使用和拷贝elfcorehdr的 
    vmcore_init()
-> parse_crash_elf_headers()
   -> parse_crash_elf64_headers()

vmcoreinfo

  • makedumpfile根据vmcoreinfo的信息，在生成vmcore时根据使用情况而去除不必要的页
  • 提取自系统内核的vmlinux
  • 新版本的内核已经不需要专门生成vmcoreinfo，而是将其包含在/proc/vmcore中，即makedumpfile生成 dump 文件时不再需要-x或-i了

References