linux系統內存dump機制介紹（一）--kdump

• kdump的原理介紹

按照linux系統的設計哲學，內核只提供dump內存的機制，用戶想要dump什麼樣的內存，dump多少內存是屬於策略問題，由用戶來決定。

在真實的使用場景中，主要有兩種使用方式：

一種是dump某一個進程的地址空間來供用戶在進程掛掉之後debug分析，也就是通常所說的coredump，這個在下一篇中描述；

另一種就是dump整個系統的內存空間，以便於系統管理員debug分析系統掛掉的原因，也就是本文描述的kdump。

由於dump內存的邏輯依然需要系統可以正常工作，管理系統的各種資源，所以kdump整個過程依賴kexec和一個額外的dump內核來保證整個流程正確的執行。

下圖描述了kdump的整個流程：

• kdump涉及的組件

1. kdump專用內核，通過kexec工具load到預留的內存中，供故障引導使用
2. kexec工具，負責載入crash內核，以及一些啟動參數傳遞
3. makedumpfile工具，負責將故障內核的內存copy，壓縮，寫去指定文件

• kdump的實現

kdump整個流程涉及到兩次內核啟動：

1. 首先是工作內核啟動，包括硬體自檢初始化，bootloader載入內核並發引導內核啟動，然後配置預留內存，並使用kexec工具將crash內核載入到保留內存中。
2. 工作內核在遇到故障觸發panic之後啟動crash kernel，kexec啟動crash kernel只執行內核初始化邏輯，不再做硬體自檢初始化，啟動速度很快。
3. crash內核載入好之後可以正常管理一部分系統資源，通過/proc/vmcore內存鏡像文件，將故障內存經過壓縮之後寫入到硬碟的dump文件中保存
4. 捕獲完畢之後重啟系統，完成故障恢復

隨著系統內存的不斷增大，故障恢復時間也隨之線性增加，兩次系統啟動時間比較固定，線性增加的時間主要是受copy內存、壓縮內存以及文件落盤影響。所以社區也出現了很多kdump優化的方案，主要也是針對這個幾個方面實現的：

• copy內存方面，為了減少系統調用的次數，實現了vmcore的mmap方法，可以提高copy的效率
• 內存壓縮方面，引入了壓縮效率比較高的lzo演算法來替換原來的gzip演算法
• 落盤方面主要考慮並發寫文件和優化io效率

• 如何使用kdump

1. 修改啟動參數，增加crashkernel欄位，通過/proc/cmdline可以觀察是否生效
2. 安裝kdump組件包，包括crash kernel和kexec組件
3. 啟動kdump服務，通過service命令或者/etc目錄中的啟動腳本啟動
4. 觀察/proc/iomem中是否成功load了crash kernel

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