简介：

    很多时候我们会遇到段错误：segmentation fault，而段错误有时是由内核引起的，有时是由应用程序引起的。在内核态时，发生段错误时会打印oops信息，但是在用户态时，发生段错误却只会打印segmentation fault而并不会打印其他的信息。所以本文主要介绍在用户态时，通过修改内核设置和添加启动参数来打印引发segmentation fault的信息。

 Linux内核：linux-2.6.22.6

 所用开发板：JZ2440 V3（S3C2440A）

声明：

    本文是看完韦东山老师视频并结合其他网友文章所写，文中引用其他网友文章内容的位置我会标明。希望我的文章对你有所帮助。

segmentation fault：

    存储器区块错误（英语：Segmentation fault，经常被缩写为segfault），又译为存储器段错误，也称访问权限冲突（access violation），是一种程序错误。它会出现在当程序企图访问CPU无法定址的存储器区块时。当错误发生时，硬件会通知操作系统产生了存储器访问权限冲突的状况。操作系统通常会产生核心转储文件（core dump）以方便程序员进行除错。通常该错误是由于调用一个地址，而该地址为空（NULL）所造成的，例如链表中调用一个未分配地址的空链表单元的元素。数组访问越界也可能产生这个错误。

    发生segmentation fault时，MMU 产生内存保护异常 GPF（异常号 13）时，异常处理程序发送相应信号 SIGSEGV，SIGSEGV 的默认信号处理程序终止进程运行。如下图：

内核代码：

    介绍了segmentation fault，那么我们下面就要了解一下在内核中segmentation fault由什么引起。我们知道当发生段错误时异常处理函数会发送SIGSEGV信号来结束该进程，那么我们就要看看在哪里定义与SIGSEGV信号相关的函数。我们去内核中搜“SIGSEGV”，找到：arch\arm\mm\fault.c中的fsr_info结构体：

    在fsr_info中大多数是调用do_bad函数，而do_bad函数其实就是简单的返回1，并不做其他的处理：

    而下面我们主要分析的是： 

 "section translation fault" : do_translation_fault段转换错误，即找不到一级页表  "page translation fault"     : do_page_fault页表错误，即线性地址无效，没有对应的物理地址  "section permission fault" : do_sect_fault  段权限错误，即二级页表权限错误

 "page permission fault"     : do_page_fault页权限错误

 do_translation_fault函数：转化错误，一级页表中不含有一个有效地址值。

do_page_fault函数:

    do_page_fault完成了真正的物理页面分配工作，另外栈扩展、mmap的支持等也都在这里。对于物理页面的分配，会调用到do_anonymous_page->。。。-> __rmqueue，__rmqueue中实现了物理页面分配的伙伴算法。     如果当前没有足够物理页面供内存分配，即分配失败：        内核模式下的abort会调用__do_kernel_fault，这与段权限错误中的处理一样。         用户模式下，会调用do_group_exit退出该任务所属的进程。     用户程序申请内存空间时，如果库函数本身的内存池不能满足分配，会调用brk系统调用向系统申请扩大堆空间。但此时扩大的只是线性空间，直到真正使用到那块线性空间时，系统才会通过data abort分配物理页面。所以，malloc返回不为NULL只能说明得到了线性空间的资源，真正物理内存分配失败时，进程还是会以资源不足为由，直接退出。

do_sect_fault函数：

    do_sect_fault函数直接调用do_bad_area作处理，并返回0。

    我们看到上面的函数都调用了do_bad_area，那么我们看看在do_bad_area函数里做了什么：

    从上面可以看出，这里主要是判断在用户态还是在内核态，在用户态就调用__do_user_fault函数，而在内核态就调用：__do_kernel_fault函数。而user_mode宏为：

    从中可以看出，通过当前状态寄存器的值与0xf做与运算。

    从上面知道只有用户模式当前状态寄存器的值与0xf做与运算的值为0，而其他模式时都不为0 。

在内核态时：

    由于我们有内核态的oops信息，所以我们先分析在内核态时的函数，然后我们再分析在用户态时的函数就会好分析一些。

    这里我们主要分析当不能修复时，打印的oops信息。我想大家看到：

    是不是很熟悉啊，在我们内核的oops信息中为：

    而show_pte函数则是打印在mm中页表与地址的关系：

    而对应的打印信息为：

    而die函数则打印与oops和寄存器相关的信息：

   对应的信息为：

在用户态时：

    有了对内核态的介绍，现在我们讲用户态，大家可能就更好理解了。

    从上面代码看，在内核态时错误打印的代码主要在：

    所以我们要想打印出用户态的错误信息要满足两个条件：

1.  定义CONFIG_DEBUG_USER

2. 满足条件：user_debug & UDBG_SEGV 不为0

    我们先看第一个条件：定义CONFIG_DEBUG_USER，这里我们有两种方法

        1. 直接在这个文件中定义CONFIG_DEBUG_USER，或者直积去掉这个预编译判断。但是这样会修改内核代码，为我们以后使用其他模块时编译内核带来麻烦。

        2. 在make menuconfig时将这个选项选中。

            具体做法为：

                1. 在make menuconfig中搜DEBUG_USER，然后按着他指示的路径去设置。

                2. 在kernel hacking选项中将[*]Verbose user fault messages 选中。

    下面我们看第二个条件，这里是设置user_debug & UDBG_SEGV不为0，那么我们就要看看user_debug是在哪里设置了，我们在内核中搜user_debug，发现在arch\arm\kernel\traps.c中：

    而这个就是要我们在uboot的bootargs中加上user_debug=XXX选项来为user_debug赋值，关于__setup的设置在：嵌入式Linux——printk：printk打印机制分析中有介绍。而至于XXX具体等于多少我们就要看UDBG_SEGV的值了。