新型Linux開發工具應對下一代嵌入式系統設計挑戰

為了充分利用 Linux 操作系統，原始設備制造商(OEM)可選擇與商用 Linux 供應商合作，或在內部增添工程能力。這兩種模式都已被證明是成功的，但是每種做法都需各自的成本。

不管 OEM 如何選擇，他們的工程師所使用的典型調試模型都是相同的：基于 GDB(GNU Debugger)的客戶服務器環境。如圖1所示，它描述了在調試目標時，附加并運行在每個 Linux 進程中的 GDBSERVER 例示。每個 GDBSERVER 都通過一個以太網端口與主機通信。

另外，需要特別注意的是，采用這種調試方法，標準 Linux內核被替換成一種“靜態”版本。僅有少數例外，所有通過 KGDB的目標調試通信都被限制在 RS232 串行鏈路。

圖1: 標準 Linux 調試模型。

這種方法給開發人員帶來了另一個挑戰，即要使用 Linux內核的測試版(instrumented version)。雖然這是可接受的默認Linux調試環境，但這種方法有一些很明確的局限性。例如，采用多進程組成的應用，需要多個 GDBSERVER 運行于有限的目標存儲器上。這可能影響被調試目標的性能，在一些情況下目標性能可降低50%以上。

即使在所有的內核工具和通信通道均可用的最佳情形下，仍有一些區域的代碼在這個調試范例下難以到達。圖2中說明的“問題”區域給內核和應用程序開發人員提出了更多挑戰。這些區域包括每個進程下大量的線程，以及代碼獨立和數據位置獨立的內核可加載模塊。盡管對于熟練的開發人員來說，有可能利用現有技術合成一個環境，來滿足這些區域的調試需要，但是這種環境對用戶非常不友好，且在負載下無法擴展。

圖 2: “問題”區域。

接下來我們看看在Linux 內核可加載模塊的例子中，模塊加載時間調用的初始化程序由哪些部分組成。目前的調試范例表明加載了這些模塊，然后利用調試器對其代碼和數據偏移進行調整(手動和自動)。但是，這時模塊的初始化代碼已經執行了，無法在代碼所在區域對問題進行調試。另一個使用情形涉及共享庫，這經常無法由 GDBSERVER 或其他類似程序很好地處理。即使存在這些問題，許多工程師仍在采用 printf(用戶空間)和 printk(內核空間)作為主要調試幫助。一些調試“工具”帶來新的軟件問題或可能掩蓋現有的問題。