【技术】

    内核开发者一直在试图寻找一种快捷高效的内核调试手段，用于内核开发之中。高效的调试技术有利于提高内核开发效率，缩短内核开发周期。    本文研究了一种新型的内核调试技术―Kprobes, Kprobes是一个轻量级的内核调试工具，利用Kprobes技术可以在运行的内核中动态的插入探测点，在探测点处执行用户预定义的操作。本文首先根据Kprobes在Linux内核中的源码实现，针对Linux CPU异常技术，single-step技术，Loadable Kernel Module技术以及RCU同步技术在Kprobes中的应用进行了研究。其次，针对Kprobes目前所支持的kprobe，jprobe，kretprobe等三种调试手段的实现进行了详细的分析研究。

一、Kprobes调试技术

Kprobes调试技术概述
    一直以来，内核开发者一直在试图寻找一种快捷高效的内核调试手段，用于内核开发之中。从 2.6版本的Linux开始，一种新的内核调试技术出现了，这就是Kprobes技术。
    Kprobes最早是源于IBM的Dprobe项目发展起来的，Dprobe是一个IBM公司开发的内核调试工具。从2.6.9 Linux内核开始，Kprobes被加入内核源码，并处于不断完善之中，越来越多的功能被添加到 Kprobes 内核调试技术中来。Kprobes 目前已经能在 i386，x86_64， ppc64， ia64，sparc64等CPU平台上正常工作。

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    Linux是一个多用户、多任务的操作系统。多用户是指多个用户可以在同一时间使用计算机系统；多任务是指Linux可以同时执行几个任务，它可以在还未执行完一个任务时又执行另一项任务。在操作系统设计上，从进程（Process）演化出线程（Thread），最主要的目的就是更好地支持多处理器，并且减小（进程/线程）上下文切换的开销。

进程和线程的关系

    根据操作系统的定义，进程是系统资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。线程和进程十分相似，不同的只是线程比进程小。首先，线程采用了多个线程可共享资源的设计思想。例如，它们的操作大部分都是在同一地址空间进行的。其次，从一个线程切换到另一线程所花费的代价比进程低。再次，进程本身的信息在内存中占用的空间比线程大。因此，线程更能允分地利用内存。线程可以看作是在进程内部执行的指定序列。线程和进程的最大区别在于线程完全共享相同的地址空间，运行在同一地址上。

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