什么是Oops？从语言学的角度说，Oops应该是一个拟声词。当出了点小事故，或者做了比较尴尬的事之后，你可以说"Oops"，翻译成中国话就叫做“哎呦”。“哎呦，对不起，对不起，我真不是故意打碎您的杯子的”。看，Oops就是这个意思。

在Linux内核开发中的Oops是什么呢？其实，它和上面的解释也没什么本质的差别，只不过说话的主角变成了Linux。当某些比较致命的问题出现时，我们的Linux内核也会抱歉的对我们说：“哎呦(Oops)，对不起，我把事情搞砸了”。Linux内核在发生kernel panic时会打印出Oops信息，把目前的寄存器状态、堆栈内容、以及完整的Call trace都show给我们看，这样就可以帮助我们定位错误。

那么linux内核的call trace是如何实现的呢？

简单的概述，譬如有一个这样的调用关系：A-------->B-------->C，即A调用B，B调用C，而程序就正是在C函数中执行出现了致命错误，则可以通过此时的内核堆栈，通过堆栈的回朔来找出调用C函数的是B函数，而调用B函数的正是A函数。

大致的方法就是：C函数执行出错时的fp寄存器(称为栈帧寄存器)，指向当前函数所在的堆栈帧，而该堆栈帧又是有一定的组织格式的(下面会详细描述该结构)，所以可以通过该堆栈帧来找到saved 在栈帧中的lr寄存器(即为C函数的调用者，也即C函数在B函数中的返回地址)和saved 在栈帧中的pc寄存器(该pc寄存器通过简单的修正，就可以确定当前出错时，所在的函数的开始地址)，再通过saved 在栈帧中的fp寄存器就可以回朔到调用C函数的B函数所在的堆栈帧，从而可以循环这个过程，直到当栈帧中的fp寄存器为0，说明不能继续回朔了。

linux内核中的堆栈回朔，是跟架构相关的，而linux， arm的堆栈回朔函数为：arch/arm/kernel/traps.c

static void dump_backtrace(struct pt_regs *regs, struct task_struct *tsk)

{

unsigned int fp, mode;

int ok = 1;

printk("Backtrace: ");

if (!tsk)

tsk = current;

if (regs) {

fp = regs->ARM_fp;

mode = processor_mode(regs);//获取处理器的模式

} else if (tsk != current) {

fp = thread_saved_fp(tsk);//如果不是当前任务，

mode = 0x10;

} else {

asm("mov %0, fp" : "=r" (fp) : : "cc");//linuxc语言中内嵌汇编

mode = 0x10;//用户模式

}

if (!fp) {

printk("no frame pointer");

ok = 0;

} else if (verify_stack(fp)) {

printk("invalid frame pointer 0x%08x", fp);

ok = 0;

} else if (fp < (unsigned long)end_of_stack(tsk))

printk("frame pointer underflow");

printk("\n");

if (ok)

c_backtrace(fp, mode);//r0对应的栈帧指针，r1对应处理器模式

} c_backtrace函数在如下文件中：arch/arm/lib/backtrace.S

在详细讲述该函数之前，我需要介绍下，栈帧的组织格式或构成：

如上所述，r0-r3都是可选的，是用于传递函数前面四个参数。

r4-r10也是可选的，是编译器根据具体情况(使用局部变量的数目)，来决定使用那个寄存器，就保存那些寄存器的。

上图对应如下的stack frame layout：

/*

* Stack frame layout:(地址从低到高)

*             optionally saved caller registers (r4 - r10)

*             saved fp

*             saved sp

*             saved lr

*    frame => saved pc

*             optionally saved arguments (r0 - r3)

* saved sp =>

*/

所以为了都遵循以上的栈帧结构，每个函数的反汇编代码，都是以如下的样子展开的：

* Functions start with the following code sequence:

*                  mov   ip, sp

*                  stmfd sp!, {r0 - r3} (optional)

* corrected pc =>  stmfd sp!, {..., fp, ip, lr, pc}

*/

下面摘一个实际的反汇编的子程序的列子如下(如下高亮部分就是保存栈帧结构，本列中，被未保存r0-r3)：

现在开始对c_backtrace函数展开详细的说明

@ fp is 0 or stack frame

#define framer4

#define sv_fpr5

#define sv_pcr6

#define maskr7

#define offsetr8

ENTRY(c_backtrace)

#if !defined(CONFIG_FRAME_POINTER) || !defined(CONFIG_PRINTK)

movpc, lr

ENDPROC(c_backtrace)

#else

stmfdsp!, {r4 - r8, lr}@ Save an extra register so we have a location...

movsframe, r0@ if frame pointer is zero，将异常产生函数的fp寄存器值赋值给frame

beqno_frame@ we have no stack frames

tstr1, #0x10@ 26 or 32-bit mode?

ARM(moveqmask, #0xfc000003)

THUMB(moveqmask, #0xfc000000)

THUMB(orreqmask, #0x03)

movnemask, #0@ mask for 32-bit//mask一般都为0x00

1:stmfdsp!, {pc}@ calculate offset of PC stored

ldrr0, [sp], #4@ by stmfd for this CPU

adrr1, 1b

suboffset, r0, r1 //该段代码就是计算stm/str指令在装载pc值时，pc跟当前实际执行指令的偏移量。可能值为：8，12等

//除了stm和str指令外，所有其他指令在装载pc值时，pc跟当前实际执行指令的偏移量都固定为8的。

/*

* Stack frame layout:

* optionally saved caller registers (r4 - r10)

* saved fp

* saved sp

* saved lr

* frame => saved pc

* optionally saved arguments (r0 - r3)

* saved sp =>

*

* Functions start with the following code sequence:

* mov ip, sp

* stmfd sp!, {r0 - r3} (optional)

* corrected pc => stmfd sp!, {..., fp, ip, lr, pc}

*/

for_each_frame:tstframe, mask@ Check for address exceptions

bneno_frame

1001:ldrsv_pc, [frame, #0]@ get saved pc

1002:ldrsv_fp, [frame, #-12]@ get saved fp 该fp值是异常产生时函数的上一级函数(即调用者)的栈帧寄存器。

subsv_pc, sv_pc, offset@ Correct PC for prefetching

bicsv_pc, sv_pc, mask@ mask PC/LR for the mode//修改保存的pc值，使其指向被装载时的指令的地址，如上面注释中的corrected pc

1003:ldrr2, [sv_pc, #-4]@ if stmfd sp!, {args} exists,//该段语句判断函数的反汇编中，是否存在stmfd sp!, {r0 - r3} (optional)指令

ldrr3, .Ldsi+4@ adjust saved 'pc' back one

teqr3, r2, lsr #10@ instruction

subner0, sv_pc, #4@ allow for mov //如果不存在可选指令：stmfd sp!, {r0 - r3}，则为了将sv_pc值回退指向本函数的第一条指令，则需要减1*4=4

subeqr0, sv_pc, #8@ allow for mov + stmia//如果存在可选指令： stmfd sp!, {r0 - r3}，则如果要将sv_pc值回退指向本函数的第一条指令，则需要减2*4=8

//至此r0指向了本函数的第一条指令，即函数的最开头，即为该函数指针的值

ldrr1, [frame, #-4]@ get saved lr

movr2, frame

bicr1, r1, mask@ mask PC/LR for the mode

@void dump_backtrace_entry(unsigned long where, unsigned long from, unsigned long frame)

@( sv_pc, sv_lr , frame )

@至此，r1指向本函数的返回地址，即该函数在调用者中的偏移量，r2执行本函数的栈帧

bldump_backtrace_entry //打印本函数的名字，在上级函数中的偏移量等内容

ldrr1, [sv_pc, #-4]@ if stmfd sp!, {args} exists,

ldrr3, .Ldsi+4//该段代码，判断如果 可选指令：stmfd sp!, {r0 - r3}存在，则将r0 - r3打印出来{..., fp, ip, lr, pc}

teqr3, r1, lsr #10

ldreqr0, [frame, #-8]@ get sp

subeqr0, r0, #4@ point at the last arg

bleq.Ldumpstm@ dump saved registers //打印{..., fp, ip, lr, pc}的内容

1004:ldrr1, [sv_pc, #0]@ if stmfd sp!, {..., fp, ip, lr, pc}

ldrr3, .Ldsi@ instruction exists,

teqr3, r1, lsr #10

subeqr0, frame, #16

bleq.Ldumpstm@ dump saved registers

teqsv_fp, #0@ zero saved fp means ，由于fp已经为0，不能再继续回朔

beqno_frame@ no further frames

cmpsv_fp, frame@ next frame must be 取上一级函数的栈帧值，做如上的相同处理。

movframe, sv_fp@ above the current frame

bhifor_each_frame

1006:adrr0, .Lbad

movr1, frame

blprintk

no_frame:ldmfdsp!, {r4 - r8, pc}

ENDPROC(c_backtrace)

以上的dump_backtrace_entry函数定义在文件中：arch/arm/kernel/traps.c

参数where即为当前函数的函数指针值，from即为该函数在调用者中的返回值，frame为当前函数的栈帧值

void dump_backtrace_entry(unsigned long where, unsigned long from, unsigned long frame)

{

#ifdef CONFIG_KALLSYMS

printk("[] (%pS) from [] (%pS)\n", where, (void *)where, from, (void *)from);

#else

printk("Function entered at [] from []\n", where, from);

#endif

if (in_exception_text(where))

dump_mem("", "Exception stack", frame + 4, frame + 4 + sizeof(struct pt_regs));

}

以上函数会打印出类似如下信息：

[ 4175.704664] Backtrace:  0mS[ 4175.707415] [] (MlmeSetTxRate+0x0/0x3b0 [mt7601Usta]) from [] (MlmeNewTxRate+0x9c/0xb0 [mt7601Usta]) [ 4175.718186]  r6:000ab6d8 r5:db2ff000 r4:db45de78 cre[ 4175.723087] [] (MlmeNewTxRate+0x0/0xb0 [mt7601Usta]) from [] (MlmeDynamicTxRateSwitching+0x81c/0x106c [mt7601Usta]) [ 4175.735172]  r7:db45de78 r6:db2ff000 r5:00000001 r4:db45e488 enO[ 4175.741092] [] (MlmeDynamicTxRateSwitching+0x0/0x106c [mt7601Usta]) from [] (MlmePeriodicExec+0x42c/0x8a0 [mt7601Usta]) n:f[ 4175.753828] [] (MlmePeriodicExec+0x0/0x8a0 [mt7601Usta]) from [] (RtmpTimerQThread+0x168/0x1dc [mt7601Usta]) [ 4175.765332]  r8:db2ff2e8 r7:001803a9 r6:db2ff2e0 r5:db3bafcc r4:db2ff000 al[ 4175.772171] [] (RtmpTimerQThread+0x0/0x1dc [mt7601Usta]) from [] (kthread+0x98/0x9c) [ 4175.781641] [] (kthread+0x0/0x9c) from [] (do_exit+0x0/0x804) [ 4175.789078]  r6:c002be38 r5:c0044da4 r4:ca0f3c60 [ 4175.793676] Code: e1a0c00d e92dd870 e24cb004 e24dd00c (e5d23001)