让我们先看一下 kdump 的基本使用方法，和 kdump/kexec 在内核中是如何实现。
kdump 是获取崩溃的 Linux 内核转储的一种方法，但是想找到解释其使用和内部结构的文档可能有点困难。在本文中，我将研究 kdump 的基本使用方法，和 kdump/kexec 在内核中是如何实现。
kexec 是一个 Linux 内核到内核的引导加载程序，可以帮助从第一个内核的上下文引导到第二个内核。kexec 会关闭第一个内核，绕过 BIOS 或固件阶段，并跳转到第二个内核。因此，在没有 BIOS 阶段的情况下，重新启动变得更快。
kdump 可以与 kexec 应用程序一起使用 例如，当第一个内核崩溃时第二个内核启动，第二个内核用于复制第一个内核的内存转储，可以使用 gdb 和 crash 等工具分析崩溃的原因。(在本文中，我将使用术语“第一内核”作为当前运行的内核，“第二内核” 作为使用 kexec 运行的内核，“捕获内核” 表示在当前内核崩溃时运行的内核。)
kexec 机制在内核以及用户空间中都有组件。内核提供了几个用于 kexec 重启功能的系统调用。名为 kexec-tools 的用户空间工具使用这些调用，并提供可执行文件来加载和引导“第二内核”。有的发行版还会在 kexec-tools 上添加封装器，这有助于捕获并保存各种转储目标配置的转储。在本文中，我将使用名为 distro-kexec-tools 的工具来避免上游 kexec 工具和特定于发行版的 kexec-tools 代码之间的混淆。我的例子将使用 Fedora Linux 发行版。
Fedora 封装器提供了两个用户配置文件：
如果内核在 kdump 服务启动之后出现故障，那么“捕获内核”就会执行，其将进一步执行 initramfs 中的 vmcore 保存过程，然后重新启动到稳定的内核。
编译 kexec-tools 的源代码得到了一个名为 kexec 的可执行文件。这个同名的可执行文件可用于加载和执行“第二内核”，或加载“捕获内核”，它可以在内核崩溃时执行。
--reuse-command 参数表示使用与“第一内核”相同的命令行。使用 --initrd 传递 initramfs。 -l 表明你正在加载“第二内核”，其可以由 kexec 应用程序本身执行(kexec -e)。使用 -l 加载的内核不能在内核崩溃时执行。为了加载可以在内核崩溃时执行的“捕获内核”，必须传递参数 -p 取代 -l。
下图展示了流程图。必须在引导“第一内核”期间为捕获内核保留 crashkernel 的内存。您可以在内核命令行中传递 crashkernel=Y@X，其中 @X 是可选的。crashkernel=256M 适用于大多数 x86_64 系统;然而，为崩溃内核选择适当的内存取决于许多因素，如内核大小和 initramfs，以及 initramfs 中包含的模块和应用程序运行时的内存需求。有关传递崩溃内核参数的更多方法，请参阅 kernel-parameters 文档。
您可以将内核和 initramfs 镜像传递给 kexec 可执行文件，如(kexec-tools)部分的命令所示。“捕获内核”可以与“第一内核”相同，也可以不同。通常，一样即可。Initramfs 是可选的;例如，当内核使用 CONFIG_INITRAMFS_SOURCE 编译时，您不需要它。通常，从第一个 initramfs 中保存一个不一样的捕获 initramfs，因为在捕获 initramfs 中自动执行 vmcore 的副本能获得更好的效果。当执行 kexec 时，它还加载了 elfcorehdr 数据和 purgatory 可执行文件(LCTT 译注：purgatory 就是一个引导加载程序，是为 kdump 定作的。它被赋予了“炼狱”这样一个古怪的名字应该只是一种调侃)。 elfcorehdr 具有关于系统内存组织的信息，而 purgatory 可以在“捕获内核”执行之前执行并验证第二阶段的二进制或数据是否具有正确的 SHA。purgatory 也是可选的。
当“第一内核”崩溃时，它执行必要的退出过程并切换到 purgatory(如果存在)。purgatory 验证加载二进制文件的 SHA256，如果是正确的，则将控制权传递给“捕获内核”。“捕获内核”根据从 elfcorehdr 接收到的系统内存信息创建 vmcore。因此，“捕获内核”启动后，您将看到 /proc/vmcore 中“第一内核”的转储。根据您使用的 initramfs，您现在可以分析转储，将其复制到任何磁盘，也可以是自动复制的，然后重新启动到稳定的内核。
内核提供了两个系统调用：kexec_load() 和 kexec_file_load()，可以用于在执行 kexec -l 时加载“第二内核”。它还为 reboot() 系统调用提供了一个额外的标志，可用于使用 kexec -e 引导到“第二内核”。
用户空间需要为不同的组件传递不同的段，如内核，initramfs 等。因此，kexec 可执行文件有助于准备这些段。kexec_segment 的结构如下所示：
kexec_file_load()：作为用户，你只需传递两个参数(即 kernel 和 initramfs)到 kexec 可执行文件。然后，kexec 从 sysfs 或其他内核信息源中读取数据，并创建所有段。所以使用 kexec_file_load() 可以简化用户空间，只传递内核和 initramfs 的文件描述符。其余部分由内核本身完成。使用此系统调用时应该启用 CONFIG_KEXEC_FILE。它的原型如下：
请注意，kexec_file_load 也可以接受命令行，而 kexec_load() 不行。内核根据不同的系统架构来接受和执行命令行。因此，在 kexec_load() 的情况下，kexec-tools 将通过其中一个段(如在 dtb 或 ELF 引导注释等)中传递命令行。
当第一个内核崩溃时，在控制权传递给 purgatory 或“捕获内核”之前，会执行以下操作：
kdump 中涉及的大多数转储核心都是 ELF 格式。因此，理解 ELF 程序头部很重要，特别是当您想要找到 vmcore 准备的问题。每个 ELF 文件都有一个程序头：
在这个例子中，有一个 note 段，其余的是 load 段。note 段提供了有关 CPU 信息，load 段提供了关于复制的系统内存组件的信息。
Crash notes 是每个 CPU 中用于在系统崩溃的情况下存储 CPU 状态的区域;它有关于当前 PID 和 CPU 寄存器的信息。
vmcore 中的许多信息(如可用页面)都没有用处。makedumpfile 是一个用于排除不必要的页面的应用程序，如：
此外，makedumpfile 在复制时压缩 /proc/vmcore 的数据。它也可以从转储中删除敏感的符号信息; 然而，为了做到这一点，它首先需要内核的调试信息。该调试信息来自 VMLINUX 或 vmcoreinfo，其输出可以是 ELF 格式或 kdump 压缩格式。
检查 kexec -e 之后的 kexec -l kernel_image 命令是否工作。 可能缺少支持的体系结构或特定机器的选项。 可能是 purgatory 的 SHA 验证失败。如果您的体系结构不支持 purgatory 中的控制台，则很难进行调试。 可能是“第二内核”早已崩溃。 将您的系统的 earlycon 或 earlyprintk 选项传递给“第二内核”的命令行。 使用 kexec-tools 邮件列表共享第一个内核和捕获内核的 dmesg 日志。
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