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Original: Using gcov with the Linux kernel
Translator: 趙軍奎 Bernard Zhao <bernard@vivo.com>

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）

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。

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:

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）。

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 。

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（見編譯機和測試機分離 a. ）

#!/bin/bash

KSRC=$1
KOBJ=$2
DEST=$3

if [ -z "$KSRC" ] || [ -z "$KOBJ" ] || [ -z "$DEST" ]; then
  echo "Usage: $0 <ksrc directory> <kobj directory> <output.tar.gz>" >&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（見編譯機和測試機分離 b. ）

#!/bin/bash -e

DEST=$1
GCDA=/sys/kernel/debug/gcov

if [ -z "$DEST" ] ; then
  echo "Usage: $0 <output.tar.gz>" >&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"

The Linux Kernel

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