CN109491759A

CN109491759A - 基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备

Info

Publication number: CN109491759A
Application number: CN201811256818.4A
Authority: CN
Inventors: 程泉森
Original assignee: Shenzhen Konka Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Konka Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109491759B

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备，所述方法包括步骤：A、调用调试接口创建proc文件，并创建该文件的进程的调试函数；B、保存所述进程的相关信息；C、对所述进程的文件描述符表进行修改；D、用户进程获取串口终端的所述进程的文件描述符，并通过所述文件描述符向终端输出信息，解决了linux系统自带的debugfs调试系统只能用于内核开发，比如常见的驱动开发，而不能实现对于linux的应用开发，网络开发，android开发等非内核开发的问题，以达到用户进程的调试信息直接显示在调试终端，而避免了调试信息由用户进程到内核再到调试终端这一繁琐过程，加快了调试信息的显示。

Description

基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及的是一种基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备。

背景技术

目前的对用户进程进行的调试技术是linux系统自带的debugfs调试系统，它通过在内核态调用相关函数创建虚拟文件和变量进行绑定，开发人员通过简单的‘cat + 文件’指令就可以读取变量的值出来，再通过‘echo + 文件’指令轻松完成对变量的赋值。但是，debugfs调试系统是linux专门给内核开发调试用的，所以debugfs只能用于内核开发，比如常见的驱动开发，对于linux的应用开发，网络开发，android开发等非内核开发debugfs则无能为力。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备，旨在解决linux系统自带的debugfs调试系统只能用于内核开发，比如常见的驱动开发，而不能实现对于linux的应用开发，网络开发，android开发等非内核开发的问题，以达到用户进程的调试信息直接显示在调试终端，而避免了调试信息由用户进程到内核再到调试终端这一繁琐过程，加快了调试信息的显示。

一种基于虚拟文件系统的进程调试方法，包括步骤：

A、调用调试接口创建proc文件，并创建该文件的进程的调试函数；

B、保存所述进程的相关信息；

C、对所述进程的文件描述符表进行修改；

D、用户进程获取串口终端的所述进程的文件描述符，并通过所述文件描述符向终端输出信息。

在其中一个实施例中，所述方法还包括步骤：A0、预先设置调试接口，所述调试接口至少包括以下其中一种：对于纯linux开发，所述调试接口为c和c++调试接口；对于android开发，所述调试接口为java调试接口。

在其中一个实施例中，所述相关信息至少包括以下其中一种：回调函数地址，进程的文件描述符，对象的地址，以及从虚拟文件传递给进程的相关指令。

在其中一个实施例中，所述方法还包括步骤：

E、用户进程关闭文件描述符，并通知进程退出。

在其中一个实施例中，所述步骤A之后还包括步骤：A1、挂起当前读写proc文件的进程，当调试信息打印完成，解挂该进程。

在其中一个实施例中，所述步骤C具体包括：

C1、用户进程获取串口终端的文件描述符；

C2、将当前串口的文件描述符提取出来，并整合到用户进程里面；

C3、向用户进程发送SIGIO信号，通知用户进程将输出信息写到文件描述符上。

在其中一个实施例中，所述C2具体包括：当使用cat/echo指令，或者write/read函数操作节点文件时，通过工具将当前串口的文件描述符提取出来，其后整合到用户进程里面。

在其中一个实施例中，所述cat读取虚拟文件时，将调试信息显示在终端上，所述echo把参数写进虚拟文件时，调试函数接收参数，并根据参数对变量就行修改。

一种基于虚拟文件系统的进程调试装置，所述装置包括：

驱动模块，用于完成对proc虚拟文件的管理，以及创建该文件的进程的调试函数，挂起当前读写虚拟文件的进程，并保存进程的相关信息，当调试信息打印完成，解挂该进程，并进行进程间文件描述符的传递。

库函数模块，用于封装所述驱动模块的相关功能，提供给上层调用。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:

B、保存所述进程的相关信息；

C、对所述进程的文件描述符表进行修改；

上述基于虚拟文件系统的进程调试方法、装置和计算机设备，所述方法包括步骤：A、调用调试接口创建proc文件，并创建该文件的进程的调试函数；B、保存所述进程的相关信息；C、对所述进程的文件描述符表进行修改；D、用户进程获取串口终端的所述进程的文件描述符，并通过所述文件描述符向终端输出信息，解决了linux系统自带的debugfs调试系统只能用于内核开发，比如常见的驱动开发，而不能实现对于linux的应用开发，网络开发，android开发等非内核开发的问题，以达到用户进程的调试信息直接显示在调试终端，而避免了调试信息由用户进程到内核再到调试终端这一繁琐过程，加快了调试信息的显示。

附图说明

图1为一个实施例中一种基于虚拟文件系统的进程调试方法的流程示意图；

图2为一个实施例中创建/删除虚拟文件的流程示意图；

图3为一个实施例中传递文件描述符的流程示意图；

图4为一个实施例中进程处理SIGIO信号的流程示意图；

图5为一个实施例中基于虚拟文件系统的进程调试装置的结构框图;

图6为一个实施例中对虚拟文件进行cat/acho的流程示意图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请提供的一种基于虚拟文件系统的进程调试方法，可以应用于终端中。其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、手机、平板电脑、车载电脑和便携式可穿戴设备。本发明的终端采用多核处理器。其中，终端的处理器可以为中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU），图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）、视频处理单元（Video Processing Unit，VPU）等中的至少一种。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于虚拟文件系统的进程调试方法，以该方法应用于上述终端为例进行说明，包括以下步骤：

S100、预先设置调试接口；

具体地，所述调试接口至少包括以下其中一种：对于纯linux开发，所述调试接口为c和c++调试接口；对于android开发，所述调试接口为java调试接口。

S110、调用调试接口创建proc文件，并创建该文件的进程的调试函数；

具体地，当proc虚拟文件被读写时，触发回调创建该文件的进程的调试函数，并把回调函数（调试函数）地址传递给该接口。

S120、挂起当前读写proc文件的进程，当调试信息打印完成，解挂该进程；

S130、保存所述进程的相关信息；

具体地，所述相关信息至少包括以下其中一种：回调函数地址，进程的文件描述符，对象的地址，以及从虚拟文件传递给进程的相关指令等。

S140、对所述进程的文件描述符表进行修改；

具体地，将当前串口的文件描述符提取出来，并整合到用户进程里面，向用户进程发送SIGIO信号，通知用户进程将输出信息写到文件描述符上。

S150、用户进程获取串口终端的所述进程的文件描述符，并通过所述文件描述符向终端输出信息；

具体地，用户进程获取串口终端的文件描述符，当用户进程把信息写到文件描述符上时，所述用户进程通过所述文件描述符向终端输出信息。

S160、用户进程关闭文件描述符，并通知进程退出。

进一步地，当使用cat/echo指令，或者write/read函数操作节点文件时，通过工具将当前串口的fd（文件描述符）提取出来，其后整合到用户进程里面，这样用户进程就可以使用这个fd开向终端输出信息了。

进一步地，所述cat读取虚拟文件时，将调试信息显示在终端上，所述echo把参数写进虚拟文件时，调试函数接收参数，并根据参数对变量进行修改。

具体地，进程调用相关接口创建一个虚拟文件，并把回调函数（调试函数）地址传递给该接口，并实现调试函数，具体调试内容开发人员自定义，比如可以让进程把自身所有的变量的当前值输出，让开发人员及时了解进程的运行状态，又或者在一些用于信息捕获的进程，让它初始当前捕获到的信息，当cat读取虚拟文件时，将会把调试信息显示在终端上，echo把参数写进虚拟文件时，调试函数会收到参数，并根据参数对变量进行修改。

本发明通过进程间传递文件描述符的方式，实现了用户进程的调试信息直接显示在调试终端，而避免了调试信息由用户进程到内核再到调试终端这一繁琐过程，加快了调试信息的显示，相对于传统的log调试有很大的优势，传统的log调试类似于print打印调试，运行到这一句时就把调试信息打印出来，对于前面的调试信息我们无法再查看，而kkproc相对来说主动很多，能实现调试信息的随时查看，能让开发人员随时了解进程的变量状态，同时也提供修改进程变量值的方法，对进程进行相应的配置。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

为进一步对本发明进行说明，如图2所示，提供了一个实施例中创建/删除虚拟文件的流程示意图，包括步骤：

S10、开始；

S11、用户进程调用库接口；

S12、向驱动发送命令；

S13、调用内核接口；

S14、创建/删除虚拟文件；

S15、结束。

如图3所示，本发明还提供了传递文件描述符的流程示意图，具体包括步骤：

S20、开始；

S21、取出创建虚拟文件进程的文件描述符；

S22、取出该进程最小可用fd；

S23、取出cat/acho标准输出/标准出错file；

S24、将file绑定到fd上；

S25、结束。

本发明中调试工具是基于proc文件系统进行调试的，所以一些基本功能的实现通过仿照proc文件来实现，比如用户进程输出信息的保存，linux的proc文件的内容是直接保存到内核空间的，或者动态获取的。

当下采用的方案是先把用户进程的输出信息保存到内核空间，然后当用write函数读文件的时候，再把输出信息从内核空间复制到用户空间，然后再把这些输出信息写入到串口终端，从而将信息显示出来。但是这样的方案存在一定的风险，比如用户进程输出信息过多，那么这样就会占用过多的内核空间，并且输出信息从内核空间输出到用户空间也需要耗费一定的时间。

而本发明通过文件描述符（fd）的传递方案，当使用cat/echo指令，或者write/read函数操作节点文件时，工具就会把当前串口的fd提取出来，并将它整合到用户进程里面去，这样用户进程就可以使用这个fd开向终端输出信息了，不需要将用户进程的输出信息保存到内核，而是直接让用户进程把输出信息写到串口终端，避免占用过多的内核空间，并且加快了调试信息的显示。

为进一步对本发明进行说明，如图4所示，还提供了进程处理SIGIO信号的流程示意图，包括步骤：

S30、开始；

S31、进程启动；

S32、注册SIGIO新号；

S33、处理SIGIO新号默认处理函数callback（回调函数）；

S34、进程逻辑，收到SIGIO信号则执行步骤S37，否则退出；

S35、退出；

S36、通过ioctl向kk_userproc发送命令，取回cmd和fd；

S37、创建分离流程；

S38、返回到主线程；

S39、分离线程启动；

S40、若cmd==READ，则执行步骤S41，若cmd==WRITE，则执行步骤S42；

S41、onProcShow(fd)；

S42、通过ioctl向kk_userproc发送命令取回命令行参数，并做相应处理求出argc和argv；

S43、onProcCommand(fd,argc,argv)；

S44、关闭fd；

S45、通过ioctl发送命令唤醒cat/acho进程；

S46、分离线程退出；

S47、结束。

通过上述实施例可知，当cat/echo节点时，因用户进程是不知道的，所以需要通过基于SIGIO信号来通知用户进程，当前有节点被读/写了。本发明采用异步通信方式，也就是用SIGIO信号通知的方式，提高了实时性，同时减小了用户进程的负担。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于虚拟文件系统的进程调试装置，包括驱动模块210与库函数模块220，其中：

驱动模块210，用于完成对proc虚拟文件的管理，以及创建该文件的进程的调试函数，挂起当前读写虚拟文件的进程，并保存进程的相关信息，当调试信息打印完成，解挂该进程，并行进程间文件描述符的传递。

具体地，所述相关信息至少包括以下其中一种：回调函数地址，进程的文件描述符，对象的地址，以及从虚拟文件传递给进程的相关指令。

库函数模块220，用于封装所述驱动模块210的相关功能，提供给上层调用。

具体地，对于纯linux开发，提供了c和c++调试接口；对于android开发，提供了java调试接口。

关于一种基于虚拟文件系统的进程调试装置的具体限定可以参见上文中对于一种基于虚拟文件系统的进程调试方法的限定，在此不再赘述。上述一种基于虚拟文件系统的进程调试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种对虚拟文件进行cat/acho的流程示意图，具体包括以下步骤：

S51、驱动初始化，创建设备；

S52、创建proc节点；

S53、保存命令状态；

S54、获取cat进程的stdout（串口)的file，绑定到TvServer进程的最小可用fd上；

S55、挂起cat进程；

S56、保存命令状态：cmd=WRITE；

S57、保存echo命令传进来的参数：arg=argc...；

S58、获取echo进程的stderr（串口）的file，绑定到TvServer进程的最小可用fd上；

S59、挂起echo进程；

S60、cat/echo进程退出；

S61、打开驱动设备；

S62、注册SIGIO信号，并把callback()函数作为信号触发时的处理函数；

S63、Callback()函数被调用；

S64、把fd（标准输出）包装成android的PrintWrite对象；

S65、if(cmd==READ),创建新线程执行onProcShow(PrintWrite)；

S66、if(cmd==WRITE),解释agrc…得出agrc和*agrv[],创建新线程执行，onProcCommand(PrintWrite,agrc,agrv)；

S67、保存echo命令传进来的参数：arg=argc...；

S68、输出log到fd(cat命令执行所在的串口）；

S69、关闭fd。

流程图从上到下以时间为顺序，从左到右分别是驱动模块100、用户进程200和用户300（调试人员）。

具体地，系统启动的时候，会创建驱动设备/dev/drv_userproc，然后向驱动设备注册SIGIO信号，从而实现同时用户进程的功能，接着用户进程调用相应的接口去创建一些虚拟文件（节点），在系统正常运行期间，用户（调试人员）可查看用户进程的输出信息，并通过cat命令接上该用户进程创建的虚拟文件，在cat指令执行过程中，驱动模块会提取出当前cat指令执行所在的串口的fd，然后把它整合到用户进程里面，这些工作完成后，向用户进程发送SIGIO信号，通知用户进程可以把自己的输出信息写到fd上面，当用户进程把信息写到fd上时，用户就可以在终端上面看到信息打印了，最后用户进程把fd关闭，并通知cat进程退出。同样，用户执行echo指令也是与cat一样的过程。

本发明通过基于proc文件实现和用户进程进行信息的交互，在调试方面来说，这种方式可以让开发人员简单的通过cat指令去查看进程的当前状态了，通过echo指令就可以很方便的对进程进行控制。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于虚拟文件系统的进程调试方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

B、保存所述进程的相关信息；

C、对所述进程的文件描述符表进行修改；

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，包括步骤：

B、保存所述进程的相关信息；

C、对所述进程的文件描述符表进行修改；

2.如权利要求1所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：A0、预先设置调试接口，所述调试接口至少包括以下其中一种：对于纯linux开发，所述调试接口为c和c++调试接口；对于android开发，所述调试接口为java调试接口。

3.如权利要求1所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述相关信息至少包括以下其中一种：回调函数地址，进程的文件描述符，对象的地址，以及从proc文件传递给所述进程的相关指令。

4.如权利要求1所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

E、用户进程关闭所述文件描述符，并通知所述进程退出。

5.如权利要求1所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述步骤A之后还包括步骤：A1、挂起当前读写proc文件的进程，当调试信息打印完成，解挂该进程。

6.如权利要求1所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、用户进程获取串口终端的文件描述符；

7.如权利要求6所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述C2具体包括：当使用cat/echo指令，或者write/read函数操作节点文件时，通过工具将当前串口的文件描述符提取出来，其后整合到用户进程里面。

8.如权利要求7所述的基于虚拟文件系统的进程调试方法，其特征在于，所述cat读取虚拟文件时，将调试信息显示在终端上，所述echo把参数写进虚拟文件时，调试函数接收参数，并根据参数对变量进行修改。

9.一种基于虚拟文件系统的进程调试装置，其特征在于，所述装置包括：

驱动模块，用于完成对proc虚拟文件的管理，以及创建该文件的进程的调试函数，挂起当前读写虚拟文件的进程，并保存进程的相关信息，当调试信息打印完成，解挂该进程，并进行进程间文件描述符的传递；

库函数模块，用于封装所述驱动模块的相关功能，提供给上层调用；

所述相关信息至少包括以下其中一种：回调函数地址，进程的文件描述符，对象的地址，以及从虚拟文件传递给进程的相关指令。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。