LiteOS大揭秘【02】：你一定不知道，LiteOS竟偷偷隐藏了这些调测功能

作为物联网应用开发者，以上场景是不是很熟悉。日常开发工作中，难免会碰到bug导致系统异常崩溃/卡死的情况。踩内存、死锁、内存泄漏……开发中总会有各种坑等着你。在不额外增加打印、不用gdb单步调试等情况下，有没有什么方法能定位出问题原因？为帮助开发者找到bug原因，LiteOS提供了一系列的调测功能，比如异常接管、临终遗言。

异常接管

异常接管作为一种调测手段，可以在串口上输出异常发生时的日志，包括异常类型、寄存器信息、栈回溯信息（可以得到函数调用过程）、异常时正在执行的任务信息（如任务名、任务号、栈大小）、所有未退出的任务信息（包括任务名、任务号、栈大小、状态等）、内存信息等。用户可以根据寄存器内容，追溯函数间的调用关系，再辅以任务信息和内存信息，定位分析问题。通过地址越界写，构造的异常打印如下：

********Hello Huawei LiteOS********                              -------系统运行的基本信息

Processor   : Cortex-A7 * 2
Run Mode   : SMP
GIC Rev    : GICv2
build time  : Apr  5 2020 05:36:22

********************************** 

main core booting up...                                                                                                                                                  
osAppInit 
cpu0 is in exc.
cpu1 is running.
data_abort fsr:0x829, far:0x00000000                             --------异常类型信息
Abort caused by a write instruction. Domain fault, section
excType:data abort                                                        
taskName = osMain                                                      --------异常时正在运行的任务信息
taskID = 64
task stackSize = 0
system mem addr = 0x80324fc0
excBuffAddr pc = 0x8021cd5c
excBuffAddr lr = 0x8021cd5c
excBuffAddr sp = 0x802c0998
excBuffAddr fp = 0x802c09d4
R0         = 0xf                                                               --------异常时寄存器信息
R1         = 0x802b5410 
R2         = 0x0
R3         = 0x80283590
R4         = 0x0
R5         = 0x64
R6         = 0x80200000
R7         = 0x8fe4a198
R8         = 0x8ff4f7d8
R9         = 0x8fe42ef0
R10         = 0x2
R11         = 0x802c09d4
R12         = 0xf
CPSR        = 0x600f01d3 
*******backtrace begin*******                                     --------异常时的调用栈信息
traceback 0 -- lr = 0x802c09f0    fp = 0x802b5410     
					                                             -------异常时系统中所有任务的运行状态
Name                     TaskEntryAddr      TID       Affi       CPU    Priority    Status    StackSize    WaterLine
------------                  -------------      ---       ----       ----      --------   -------    ---------    -----------      
CpupGuardCreator      0x802228b0     0x0    0x0001   -1        0            Ready       0x800      0x14c           
Swt_Task                      0x80216708     0x1    0x0001   -1        0            Ready       0x6000     0x14c           
IdleCore000                  0x802171c0     0x2    0x0001   -1        31          Ready       0x800      0x14c          
WowWriteFlashTask    0x802736bc     0x3    0x0003   -1        30           Ready       0x6000     0x14c          
system_wq                   0x8023ec80     0x4    0x0003   -1        1            Ready       0x6000     0x14c           
app_Task                     0x8021e05c     0x5    0x0001   -1        10           Ready       0x6000     0x14c         

StackPoint       TopOfStack     EventMask  SemID      CPUUSE   CPUUSE10s   CPUUSE1s    MEMUSE
----------          ----------        ---------      -----           --------    ------------   -----------        ---------
0x80349998       0x803492e0     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                 0.0             0
0x8035f9f0        0x80359b38     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                 0.0              0
0x80360250       0x8035fb98     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                 0.0              0
0x80366268       0x803603b0     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                 0.0              0
0x8036c358       0x803664a0     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                  0.0             0
0x80372368       0x8036c4b0     0x0         0xffffffff        0.0          0.0                  0.0             0
stack name    cpu id     stack addr     total size   used size     --------异常堆栈信息
----------     -------     ----------      ----------   ----------
udf_stack     1        0x802bc850      0x28         0x0
udf_stack     0        0x802bc878      0x28         0x0
abt_stack     1        0x802bc8a0      0x28         0x0
abt_stack     0        0x802bc8c8      0x28         0x24
fiq_stack     1        0x802bc970      0x40         0x0
fiq_stack     0        0x802bc9b0      0x40         0x0
svc_stack     1        0x802bc9f0      0x2000        0x0
svc_stack     0        0x802be9f0      0x2000       0x524
irq_stack     1        0x802bc8f0      0x40         0x0
irq_stack     0        0x802bc930      0x40         0x0
exc_stack     1        0x802c09f0      0x1000        0x0
exc_stack     0        0x802c19f0      0x1000        0x48
 dump mem around R1:0x802b5410                                  --------异常发生时内存信息
 0x802b53d0 :00000000 00000000 00000000 00000000
 0x802b53e0 :00000000 00000000 00000000 00000000
 0x802b53f0 :00000000 00000000 00000000 00000000
 0x802b5400 :80283874 80283874 00000000 00000000
 0x802b5410 :8032d800 00000000 8035fb48 00000000
 0x802b5420 :00000002 00000000 00000000 00000001
 0x802b5430 :00000000 00000002 8032d850 00000000
 0x802b5440 :00000000 00000000 00000000 00000000

  dump mem around R3:0x80283590
 0x80283550 :00000000 00000000 ffffffff 00000000
 0x80283560 :802007a4 00000001 00001f01 00000000
 0x80283570 :00000000 00000000 00000000 00001f01
 0x80283580 :00000000 00000000 00000000 00000000
 0x80283590 :80000000 00000000 80221820 00000000
 0x802835a0 :ffffffff 00000000 80200864 00000000
 0x802835b0 :ffffffff 00000000 80200878 00000000
 0x802835c0 :ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff

  dump mem around R6:0x80200000
 0x801fffc0 :41db90ff 4bbf1c18 b9a7c011 b5109e98
 0x801fffd0 :255268df dd8910f9 aa75ab2e 5597a885
 0x801fffe0 :35903762 76be3268 cb98dc45 35f6bde7
 0x801ffff0 :b985a5ea 3d86aad9 7621d9d9 7accda85
 0x80200000 :ea0035e6 ea0036e1 ea0036e3 ea0036eb
 0x80200010 :ea0036ee ea0036f1 ea003697 ea0036f3
 0x80200020 :8021b19c 8021b108 8026c4cc 8022c6ec
 0x80200030 :8026ceb0 80276364 8027843c 00000000

  dump mem around R11:0x802c09d4
 0x802c0994 :80221938 00000002 802c09d4 0000000f
 0x802c09a4 :600f01d3 802c0998 802c09d4 802c09ec
 0x802c09b4 :80221820 802b5410 00000004 802c09ec
 0x802c09c4 :80221e08 8029043c 00000000 802b5410
 0x802c09d4 :802c09f0 00000000 00000000 00000064
 0x802c09e4 :80200000 8fe4a198 8020dcb0 cccccccc
 0x802c09f4 :cacacaca cacacaca cacacaca cacacaca
 0x802c0a04 :cacacaca cacacaca cacacaca cacacaca

  dump mem around SP:0x802c0998
 0x802c0958 :802c096c 80283590 802c0994 802191b4
 0x802c0968 :80201b84 80201b84 00000000 80283590
 0x802c0978 :802c29ac 802c09d4 00000009 802c29ac
 0x802c0988 :80202cfc 80202cd4 802c09c4 80221938
 0x802c0998 :00000002 802c09d4 0000000f 600f01d3
 0x802c09a8 :802c0998 802c09d4 802c09ec 80221820
 0x802c09b8 :802b5410 00000004 802c09ec 80221e08
 0x802c09c8 :8029043c 00000000 802b5410 802c09f0
  system memcheck over, all passed!

异常接管只能在串口上即时输出日志，当日志过多时用户可能无法看到完整的日志内容。为解决这个问题，LiteOS提供了“临终遗言”功能，可以将日志保存在NOR flash（非易失闪存）中，同时用户也可以注册自己的日志读写函数。系统复位重启后，在串口命令行中输入相应的命令，已记录的日志就会被打印出来。

CPU占用率

考虑到有些异常情况下，可能不会触发上面的系统异常处理流程，比如系统运行卡顿，LiteOS提供了查看CPU占用率的功能。LiteOS的CPU占用率，采用任务记录的方式。在任务切换时，记录任务启动时间和切出时间；任务切出或者退出时间，系统还会累加整个任务的占用时间。CPU占用率分为系统CPU占用率和任务CPU占用率两种。

• 系统CPU占用率 = 系统中除空闲任务外其他任务运行总时间 / 系统运行总时间。

  系统CPU占用率用于表示系统一段时间内的闲忙程度，也表示CPU的负载情况。

• 任务CPU占用率 = 任务运行总时间 / 系统运行总时间。

  任务CPU占用率用于表示单个任务在一段时间内的闲忙程度。

用户通过系统和各个任务的CPU占用率，可以找到导致系统卡顿的某个或某几个任务，同时也能据此判断任务的设计是否符合预期。相关代码在kernel/extended/cpup/目录下，下面是LiteOS中看到的CPU占用率效果图：

LiteOS的调测百宝箱，针对踩内存、内存泄漏、野指针释放等问题，提供了一系列的内存调测能力；针对互斥锁死锁问题，提供了死锁检测能力。除此之外，还有对任务、中断、队列、信号量、软件定时器等各种事件的跟踪调测功能。这些调测功能，均已安排在小编的工作日程中，不久后小编就会陆续揭开它们的神秘面纱，希望能给开发者带来更多帮助和支持。