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Original:Tainted kernels
譯者:吳想成 Wu XiangCheng <bobwxc@email.cn> 胡皓文 Hu Haowen <src.res@email.cn>

受汙染的內核

當發生一些在稍後調查問題時可能相關的事件時,內核會將自己標記爲「受汙染 (tainted)」的。不用太過擔心,大多數情況下運行受汙染的內核沒有問題;這些信息 主要在有人想調查某個問題時才有意義的,因爲問題的真正原因可能是導致內核受汙染 的事件。這就是爲什麼來自受汙染內核的缺陷報告常常被開發人員忽略,因此請嘗試用 未受汙染的內核重現問題。

請注意,即使在您消除導致汙染的原因(亦即卸載專有內核模塊)之後,內核仍將保持 汙染狀態,以表示內核仍然不可信。這也是爲什麼內核在注意到內部問題(「kernel bug」)、可恢復錯誤(「kernel oops」)或不可恢復錯誤(「kernel panic」)時會列印 受汙染狀態,並將有關此的調試信息寫入日誌 dmesg 輸出。也可以通過 /proc/ 中的文件在運行時檢查受汙染的狀態。

BUG、Oops或Panics消息中的汙染標誌

在頂部以「CPU:」開頭的一行中可以找到受汙染的狀態;內核是否受到汙染和原因會顯示 在進程ID(「PID:」)和觸發事件命令的縮寫名稱(「Comm:」)之後:

BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000000
Oops: 0002 [#1] SMP PTI
CPU: 0 PID: 4424 Comm: insmod Tainted: P        W  O      4.20.0-0.rc6.fc30 #1
Hardware name: Red Hat KVM, BIOS 0.5.1 01/01/2011
RIP: 0010:my_oops_init+0x13/0x1000 [kpanic]
[...]

如果內核在事件發生時沒有被汙染,您將在那裡看到「Not-tainted:」;如果被汙染,那 麼它將是「Tainted:」以及字母或空格。在上面的例子中,它看起來是這樣的:

Tainted: P        W  O

下表解釋了這些字符的含義。在本例中,由於加載了專有模塊( P ),出現了 警告( W ),並且加載了外部構建的模塊( O ),所以內核早些時候受到 了汙染。要解碼其他字符,請使用下表。

解碼運行時的汙染狀態

在運行時,您可以通過讀取 cat /proc/sys/kernel/tainted 來查詢受汙染狀態。 如果返回 0 ,則內核沒有受到汙染;任何其他數字都表示受到汙染的原因。解碼 這個數字的最簡單方法是使用腳本 tools/debugging/kernel-chktaint ,您的 發行版可能會將其作爲名爲 linux-toolskernel-tools 的包的一部分提 供;如果沒有,您可以從 git.kernel.org 網站下載此腳本並用 sh kernel-chktaint 執行,它會在上面引用的日誌中有類似 語句的機器上列印這樣的內容:

Kernel is Tainted for following reasons:
 * Proprietary module was loaded (#0)
 * Kernel issued warning (#9)
 * Externally-built ('out-of-tree') module was loaded  (#12)
See Documentation/admin-guide/tainted-kernels.rst in the Linux kernel or
 https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/tainted-kernels.html for
 a more details explanation of the various taint flags.
Raw taint value as int/string: 4609/'P        W  O     '

你也可以試著自己解碼這個數字。如果內核被汙染的原因只有一個,那麼這很簡單, 在本例中您可以通過下表找到數字。如果你需要解碼有多個原因的數字,因爲它是一 個位域(bitfield),其中每個位表示一個特定類型的汙染的存在或不存在,最好讓 前面提到的腳本來處理。但是如果您需要快速看一下,可以使用這個shell命令來檢查 設置了哪些位:

$ for i in $(seq 18); do echo $(($i-1)) $(($(cat /proc/sys/kernel/tainted)>>($i-1)&1));done

汙染狀態代碼表

日誌 數字 內核被汙染的原因
0 G/P 1 已加載專用模塊
1 _/F 2 模塊被強制加載
2 _/S 4 內核運行在不合規範的系統上
3 _/R 8 模塊被強制卸載
4 _/M 16 處理器報告了機器檢測異常(MCE)
5 _/B 32 引用了錯誤的頁或某些意外的頁標誌
6 _/U 64 用戶空間應用程式請求的汙染
7 _/D 128 內核最近死機了,即曾出現OOPS或BUG
8 _/A 256 ACPI表被用戶覆蓋
9 _/W 512 內核發出警告
10 _/C 1024 已加載staging驅動程序
11 _/I 2048 已應用平台固件缺陷的解決方案
12 _/O 4096 已加載外部構建(「樹外」)模塊
13 _/E 8192 已加載未簽名的模塊
14 _/L 16384 發生軟鎖定
15 _/K 32768 內核已實時打補丁
16 _/X 65536 備用汙染,爲發行版定義並使用
17 _/T 131072 內核是用結構隨機化插件構建的

註:字符 _ 表示空白,以便於閱讀表。

汙染的更詳細解釋

  1. G 加載的所有模塊都有GPL或兼容許可證, P 加載了任何專有模塊。 沒有MODULE_LICENSE(模塊許可證)或MODULE_LICENSE未被insmod認可爲GPL 兼容的模塊被認爲是專有的。
  2. F 任何模塊被 insmod -f 強制加載, ' ' 所有模塊正常加載。
  3. S 內核運行在不合規範的處理器或系統上:硬體已運行在不受支持的配置中, 因此無法保證正確執行。內核將被汙染,例如:
    • 在x86上:PAE是通過intel CPU(如Pentium M)上的forcepae強制執行的,這些 CPU不報告PAE,但可能有功能實現,SMP內核在非官方支持的SMP Athlon CPU上 運行,MSR被暴露到用戶空間中。
    • 在arm上:在某些CPU(如Keystone 2)上運行的內核,沒有啓用某些內核特性。
    • 在arm64上:CPU之間存在不匹配的硬體特性,引導加載程序以不同的模式引導CPU。
    • 某些驅動程序正在被用在不受支持的體系結構上(例如x86_64以外的其他系統 上的scsi/snic,非x86/x86_64/itanium上的scsi/ips,已經損壞了arm64上 irqchip/irq-gic的固件設置…)。
  4. R 模塊被 rmmod -f 強制卸載, ' ' 所有模塊都正常卸載。
  5. M 任何處理器報告了機器檢測異常, ' ' 未發生機器檢測異常。
  6. B 頁面釋放函數發現錯誤的頁面引用或某些意外的頁面標誌。這表示硬體問題 或內核錯誤;日誌中應該有其他信息指示發生此汙染的原因。
  7. U 用戶或用戶應用程式特意請求設置受汙染標誌,否則應爲 ' '
  8. D 內核最近死機了,即出現了OOPS或BUG。
  9. A ACPI表被重寫。
  10. W 內核之前已發出過警告(儘管有些警告可能會設置更具體的汙染標誌)。
  11. C 已加載staging驅動程序。
  12. I 內核正在處理平台固件(BIOS或類似軟體)中的嚴重錯誤。
  13. O 已加載外部構建(「樹外」)模塊。
  14. E 在支持模塊簽名的內核中加載了未簽名的模塊。
  15. L 系統上先前發生過軟鎖定。
  16. K 內核已經實時打了補丁。
  17. X 備用汙染,由Linux發行版定義和使用。
  18. T 內核構建時使用了randstruct插件,它可以有意生成非常不尋常的內核結構 布局(甚至是性能病態的布局),這在調試時非常有用。於構建時設置。