.. include:: ../disclaimer-zh_TW.rst :Original: Documentation/dev-tools/gcov.rst :Translator: 趙軍奎 Bernard Zhao 在Linux內核裏使用gcov做代碼覆蓋率檢查 ===================================== gcov分析核心支持在Linux內核中啓用GCC的覆蓋率測試工具 gcov_ ，Linux內核 運行時的代碼覆蓋率數據會以gcov兼容的格式導出到“gcov”debugfs目錄中，可 以通過gcov的 ``-o`` 選項（如下示例）獲得指定文件的代碼運行覆蓋率統計數據 （需要跳轉到內核編譯路徑下並且要有root權限）:: # cd /tmp/linux-out # gcov -o /sys/kernel/debug/gcov/tmp/linux-out/kernel spinlock.c 這將在當前目錄中創建帶有執行計數註釋的源代碼文件。 在獲得這些統計文件後，可以使用圖形化的gcov前端工具（比如 lcov_ ），來實現 自動化處理Linux內核的覆蓋率運行數據，同時生成易於閱讀的HTML格式文件。 可能的用途: * 調試（用來判斷每一行的代碼是否已經運行過） * 測試改進（如何修改測試代碼，儘可能地覆蓋到沒有運行過的代碼） * 內核最小化配置（對於某一個選項配置，如果關聯的代碼從來沒有運行過， 是否還需要這個配置） .. _gcov: https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Gcov.html .. _lcov: http://ltp.sourceforge.net/coverage/lcov.php 準備 ---- 內核打開如下配置:: CONFIG_DEBUG_FS=y CONFIG_GCOV_KERNEL=y 獲取整個內核的覆蓋率數據，還需要打開:: CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL=y 需要注意的是，整個內核開啓覆蓋率統計會造成內核鏡像文件尺寸的增大， 同時內核運行也會變慢一些。 另外，並不是所有的架構都支持整個內核開啓覆蓋率統計。 代碼運行覆蓋率數據只在debugfs掛載完成後纔可以訪問:: mount -t debugfs none /sys/kernel/debug 定製化 ------ 如果要單獨針對某一個路徑或者文件進行代碼覆蓋率統計，可以在內核相應路 徑的Makefile中增加如下的配置: - 單獨統計單個文件（例如main.o）:: GCOV_PROFILE_main.o := y - 單獨統計某一個路徑:: GCOV_PROFILE := y 如果要在整個內核的覆蓋率統計（開啓CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL）中單獨排除 某一個文件或者路徑，可以使用如下的方法:: GCOV_PROFILE_main.o := n 和:: GCOV_PROFILE := n 此機制僅支持鏈接到內核鏡像或編譯爲內核模塊的文件。 相關文件 -------- gcov功能需要在debugfs中創建如下文件: ``/sys/kernel/debug/gcov`` gcov相關功能的根路徑 ``/sys/kernel/debug/gcov/reset`` 全局復位文件:向該文件寫入數據後會將所有的gcov統計數據清0 ``/sys/kernel/debug/gcov/path/to/compile/dir/file.gcda`` gcov工具可以識別的覆蓋率統計數據文件，向該文件寫入數據後 會將本文件的gcov統計數據清0 ``/sys/kernel/debug/gcov/path/to/compile/dir/file.gcno`` gcov工具需要的軟連接文件（指向編譯時生成的信息統計文件），這個文件是 在gcc編譯時如果配置了選項 ``-ftest-coverage`` 時生成的。 針對模塊的統計 -------------- 內核中的模塊會動態的加載和卸載，模塊卸載時對應的數據會被清除掉。 gcov提供了一種機制，通過保留相關數據的副本來收集這部分卸載模塊的覆蓋率數據。 模塊卸載後這些備份數據在debugfs中會繼續存在。 一旦這個模塊重新加載，模塊關聯的運行統計會被初始化成debugfs中備份的數據。 可以通過對內核參數gcov_persist的修改來停用gcov對模塊的備份機制:: gcov_persist = 0 在運行時，用戶還可以通過寫入模塊的數據文件或者寫入gcov復位文件來丟棄已卸 載模塊的數據。 編譯機和測試機分離 ------------------ gcov的內核分析插樁支持內核的編譯和運行是在同一臺機器上，也可以編譯和運 行是在不同的機器上。 如果內核編譯和運行是不同的機器，那麼需要額外的準備工作，這取決於gcov工具 是在哪裏使用的: .. _gcov-test_zh: a) 若gcov運行在測試機上 測試機上面gcov工具的版本必須要跟內核編譯機器使用的gcc版本相兼容， 同時下面的文件要從編譯機拷貝到測試機上: 從源代碼中: - 所有的C文件和頭文件 從編譯目錄中: - 所有的C文件和頭文件 - 所有的.gcda文件和.gcno文件 - 所有目錄的鏈接 特別需要注意，測試機器上面的目錄結構跟編譯機器上面的目錄機構必須 完全一致。 如果文件是軟鏈接，需要替換成真正的目錄文件（這是由make的當前工作 目錄變量CURDIR引起的）。 .. _gcov-build_zh: b) 若gcov運行在編譯機上 測試用例運行結束後，如下的文件需要從測試機中拷貝到編譯機上: 從sysfs中的gcov目錄中: - 所有的.gcda文件 - 所有的.gcno文件軟鏈接 這些文件可以拷貝到編譯機的任意目錄下，gcov使用-o選項指定拷貝的 目錄。 比如一個是示例的目錄結構如下:: /tmp/linux: 內核源碼目錄 /tmp/out: 內核編譯文件路徑（make O=指定） /tmp/coverage: 從測試機器上面拷貝的數據文件路徑 [user@build] cd /tmp/out [user@build] gcov -o /tmp/coverage/tmp/out/init main.c 關於編譯器的注意事項 -------------------- GCC和LLVM gcov工具不一定兼容。 如果編譯器是GCC，使用 gcov_ 來處理.gcno和.gcda文件，如果是Clang編譯器， 則使用 llvm-cov_ 。 .. _gcov: https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Gcov.html .. _llvm-cov: https://llvm.org/docs/CommandGuide/llvm-cov.html GCC和Clang gcov之間的版本差異由Kconfig處理的。 kconfig會根據編譯工具鏈的檢查自動選擇合適的gcov格式。 問題定位 -------- 可能出現的問題1 編譯到鏈接階段報錯終止 問題原因 分析標誌指定在了源文件但是沒有鏈接到主內核，或者客製化了鏈接程序 解決方法 通過在相應的Makefile中使用 ``GCOV_PROFILE := n`` 或者 ``GCOV_PROFILE_basename.o := n`` 來將鏈接報錯的文件排除掉 可能出現的問題2 從sysfs複製的文件顯示爲空或不完整 問題原因 由於seq_file的工作方式，某些工具（例如cp或tar）可能無法正確地從 sysfs複製文件。 解決方法 使用 ``cat`` 讀取 ``.gcda`` 文件，使用 ``cp -d`` 複製鏈接，或者使用附錄B 中所示的機制。 附錄A：collect_on_build.sh -------------------------- 用於在編譯機上收集覆蓋率元文件的示例腳本 （見 :ref:`編譯機和測試機分離 a. ` ） .. code-block:: sh #!/bin/bash KSRC=$1 KOBJ=$2 DEST=$3 if [ -z "$KSRC" ] || [ -z "$KOBJ" ] || [ -z "$DEST" ]; then echo "Usage: $0 " >&2 exit 1 fi KSRC=$(cd $KSRC; printf "all:\n\t@echo \${CURDIR}\n" | make -f -) KOBJ=$(cd $KOBJ; printf "all:\n\t@echo \${CURDIR}\n" | make -f -) find $KSRC $KOBJ \( -name '*.gcno' -o -name '*.[ch]' -o -type l \) -a \ -perm /u+r,g+r | tar cfz $DEST -P -T - if [ $? -eq 0 ] ; then echo "$DEST successfully created, copy to test system and unpack with:" echo " tar xfz $DEST -P" else echo "Could not create file $DEST" fi 附錄B：collect_on_test.sh ------------------------- 用於在測試機上收集覆蓋率數據文件的示例腳本 （見 :ref:`編譯機和測試機分離 b. ` ） .. code-block:: sh #!/bin/bash -e DEST=$1 GCDA=/sys/kernel/debug/gcov if [ -z "$DEST" ] ; then echo "Usage: $0 " >&2 exit 1 fi TEMPDIR=$(mktemp -d) echo Collecting data.. find $GCDA -type d -exec mkdir -p $TEMPDIR/\{\} \; find $GCDA -name '*.gcda' -exec sh -c 'cat < $0 > '$TEMPDIR'/$0' {} \; find $GCDA -name '*.gcno' -exec sh -c 'cp -d $0 '$TEMPDIR'/$0' {} \; tar czf $DEST -C $TEMPDIR sys rm -rf $TEMPDIR echo "$DEST successfully created, copy to build system and unpack with:" echo " tar xfz $DEST"