概述

本程序在高負載處理模塊的代碼基礎上，根據(jù)5.15版內核的變化，修改出的。本程序是一個內核模塊，用于監(jiān)控系統(tǒng)負載，在平均負載超過4時，打印所有進程的調用棧。

本程序分為三個文件：main.c、load.h、Makefile。其中，main.c是本內核模塊的主程序；load.h中是該內核模塊的擴展代碼，這里放了一個獲取內核中未被導出符號（變量或函數(shù)）的一個函數(shù)；Makefile用來編譯該內核模塊。完整代碼在文章的最下面。

模塊的主要實現(xiàn)方式為：設置一個定時器，以固定的間隔訪問系統(tǒng)給出的1分鐘內平均負載，如果超過負載閾值，則輸出運行隊列全部進程棧信息，并使程序休眠一段較長的時間。流程圖如下：

定時器

本模塊采用了hrtimer——高精度定時器，由linux/hrtimer.h引入，可精確到ns級。

平均負載

這里有所改動，原文中是通過kallsyms_lookup_name函數(shù)獲取的，但我在瀏覽頭文件時發(fā)現(xiàn)了linux/sched/loadavg.h頭文件，里面已經定義好了一些有關平均負載——loadavg的宏，并導出了avenrun——平均負載數(shù)組——1、5、15分鐘內的平均負載，所以我這里直接引用了該頭文件、直接使用了相關符號

輸出進程棧

這里改動很大，在5.15版中，沒有了save_stack_trace_tsk，通過查看linux/stacktrace.h文件，發(fā)現(xiàn)這個函數(shù)被用于未配置CONFIG_ARCH_STACKWALK的系統(tǒng)，而配置了CONFIG_ARCH_STACKWALK的系統(tǒng)中，有新的函數(shù)：unsigned int stack_trace_save_tsk(struct task_struct *task, unsigned long *store, unsigned int size, unsigned int skipnr)，定義于kernel/stacktrace.c中，與舊函數(shù)相比變化很大，好在在源代碼中有詳細的接口說明，根據(jù)這我成功的修改了棧的輸出部分。

與此同時我發(fā)現(xiàn)了功能類似的另一個函數(shù)show_stack，定義于arch/x86/kernel/dumpstack.c

然而，這兩個函數(shù)的符號都沒有導出，也就無法通過引入相關頭文件來使用，原文章來獲取內核中未導出符號的kallsyms_lookup_name函數(shù)也未被導出，這就要求我尋找一種新的方法來獲取未導出符號，我找到了kprobe技術。

kprobes技術^[3]^是內核開發(fā)者們專門為了便于跟蹤內核函數(shù)執(zhí)行狀態(tài)所設計的一種輕量級內核調試技術。利用kprobes技術，內核開發(fā)人員可以在內核的絕大多數(shù)指定函數(shù)中動態(tài)的插入探測點來收集所需的調試狀態(tài)信息而基本不影響內核原有的執(zhí)行流程。我們可以通過注冊一個指定了函數(shù)名的kprobe來獲取函數(shù)的地址。

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main.c

load.h

Makefile

運行結果

將三個文件放入一個單獨的文件夾中，運行make命令，編譯出可插入內核的程序。編譯好后，運行sudo insmod load_monitor.ko命令將其插入內核。

接下來是測試，運行stress -c 8命令（stress需要另外安裝），使平均負載快速到達4以上，這里可以在新的虛擬終端通過top命令實時觀測負載。當負載到達4之后，在運行著stress命令的窗口中按下ctrl+c終止程序，運行sudo dmesg命令就可以查看到內核棧的輸出信息。