Linux 如今已在嵌入式實時操作系統(RTOS)領域占有一席之地。那些過去需要商用或自創及維護的 RTOS 應用正越來越多被 Linux 平臺所取代。每家公司這樣做的理由可能不盡相同，但共同的因素是：1)得到操作系統源代碼的可能性；2)大量的設備驅動程序以及通信棧；3)精通 Linux 的軟件工程師團隊正日益壯大；4)從產品材料成本中減去操作系統版稅部分能帶來顯而易見的成本優勢；5)現在半導體供應商們為基于其硬件參考平臺的系統級芯片(SoC)、工具鏈和參考發布提供了一個 Linux 端口。

為了充分利用 Linux 操作系統，原始設備制造商(OEM)可選擇與商用 Linux 供應商合作，或在內部增添工程能力。這兩種模式都已被證明是成功的，但是每種做法都需各自的成本。

不管 OEM 如何選擇，他們的工程師所使用的典型調試模型都是相同的：基于 GDB(GNU Debugger)的客戶服務器環境。如圖1所示，它描述了在調試目標時，附加并運行在每個 Linux 進程中的 GDBSERVER 例示。每個 GDBSERVER 都通過一個以太網端口與主機通信。

另外，需要特別注意的是，采用這種調試方法，標準 Linux內核被替換成一種“靜態”版本。僅有少數例外，所有通過 KGDB的目標調試通信都被限制在 RS232 串行鏈路。

圖1: 標準 Linux 調試模型
這種方法給開發人員帶來了另一個挑戰，即要使用 Linux內核的測試版(instrumented version)。雖然這是可接受的默認Linux調試環境，但這種方法有一些很明確的局限性。例如，采用多進程組成的應用，需要多個 GDBSERVER 運行于有限的目標存儲器上。這可能影響被調試目標的性能，在一些情況下目標性能可降低50%以上。

即使在所有的內核工具和通信通道均可用的最佳情形下，仍有一些區域的代碼在這個調試范例下難以到達。圖2中說明的“問題”區域給內核和應用程序開發人員提出了更多挑戰。這些區域包括每個進程下大量的線程，以及代碼獨立和數據位置獨立的內核可加載模塊。盡管對于熟練的開發人員來說，有可能利用現有技術合成一個環境，來滿足這些區域的調試需要，但是這種環境對用戶非常不友好，且在負載下無法擴展。

圖 2: “問題”區域
接下來我們看看在Linux 內核可加載模塊的例子中，模塊加載時間調用的初始化程序由哪些部分組成。目前的調試范例表明加載了這些模塊，然后利用調試器對其代碼和數據偏移進行調整(手動和自動)。但是，這時模塊的初始化代碼已經執行了，無法在代碼所在區域對問題進行調試。另一個使用情形涉及共享庫，這經常無法由 GDBSERVER 或其他類似程序很好地處理。即使存在這些問題，許多工程師仍在采用 printf(用戶空間)和 printk(內核空間)作為主要調試幫助。一些調試“工具”帶來新的軟件問題或可能掩蓋現有的問題。

Arriba Debugger全面解決嵌入式Linux調試問題

Arriba Debugger從一開始就計劃為調試嵌入式 Linux 提供全面方案。VMON2取代了GDBSERVER 和 KGDB，是一種運行于嵌入式 Linux 目標的、動態可加載、基于需求的調試代理。通過與主機上的 Arriba Debugger 通信，從用戶級線程到靜態內核，VMON2 可實現 Linux 目標完全可視性。VMON2的存儲器占位面積很小，即使在加載時，它對運行系統的性能影響也幾乎無法覺察。VMON2 在目標上的空間小于 250KB，能通過單以太網連接到目標平臺進行端到端的調試。

通過 Arriba Debugger，當某一特性的內核模塊加載到目標時，VMON2 可進行配置，并向主機發送信號。接到這個信號后，Arriba Debugger 會自動且正確地加載各自模塊的符號信息，并對模塊初始化功能的入口點進行位置控制。現在，用戶可以通過高速以太網連接對有問題的模塊進行充分調試控制。與傳統Linux內核和模塊的調試不同，VMON2不預先占用內核，這對于以多數據和媒體為中心的應用而言非常關鍵。

問題 2 – 多進程調試；父/子進程

在許多情況下，Linux 應用程序開發人員需要創建包括多進程的應用。這樣的進程最初始于應用初始化程序中的一個父進程。一個常見的挑戰是考慮設置子進程斷點、并最終在子進程創建并運行時，滿足這些斷點的需求。這聽起來也許很簡單，但對現有的嵌入式或非嵌入式 Linux 調試來說尚未獲得支持。作為一個變通辦法，開發人員經常在由一個最初設為“真”變量選通的無限循環子進程中，人工插入用于測試的代碼。這有助于將 GDBSERVER 這樣的調試工具連接到有問題的子進程，將選通變量值變為“假”來解除循環并恢復調試。

問題 3 – 調試內核驅動程序、共享庫…甚至已發布的產品內核

根據應用的范圍和寬度，Linux 調試的“問題區域”范圍可能涉及很廣。Arriba Debugger 為將來可能發生的問題提供了一個徹底的解決方案。編程人員和現場應用工程師需要能診斷和修復那些出現在產品中，并已被部署到現場的缺陷。在這種情況下，目標平臺取決于嚴格限制的調試和通信接入。作為可加載模塊，VMON2 可進行配置來啟動已經部署的系統，因此，它能夠以極少的入侵有效調試并診斷系統。

Navigator集成元件套件(ICS)

MIPS 科技新發布了 MIPS Navigator集成元件套件(ICS)。Arriba Linux Debugger作為 MIPS Navigator ICS 的一個插件程序現可直接從 MIPS 科技獲得。這種無縫集成是 MIPS 科技和 Viosoft 公司之間合作的結果。

MIPS Navigator ICS中是一個功能豐富的Eclipse CDT環境，是專為MIPS架構定制的。另外，MIPS Navigator ICS 還包含最新的基于GNU的MIPS工具鏈CodeSourcery SG++，以及全部開發代碼必需的預期功能。MIPS Navigator ICS還集成了對所有MIPS科技的處理器IP的支持，包括PDTrace和EJTAG探針技術。

此外，開發人員還可利用另一款新的分析工具Arriba Linux Event Analyzer(LEA)，它也是MIPS Navigator ICS的一個插件程序。這款工具可捕捉發生在目標中的所有Linux事件，根據時間順序用圖表顯示事件。Arriba LEA收集并提供大量關于Linux系統的信息，包括進程和線程間的上下文切換、信號和共用運行時間。LEA的存儲器占位面積小，幾乎不影響CPU周期，因此對于自主開發和現場服務而言都是理想的性能分析和調試工具。

圖3: Linux Event Analyzer (LEA) ICS視圖