ブートデバッグ

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2015年12月22日 (火) 22:20時点におけるKusakata (トーク | 投稿記録)による版
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様々なデバッグ出力のレベルで既存のシステムを簡単に出来るように、カーネルはあらゆる高度な設定を行うための便利な手段を用意しています [1]。ブートローダーの設定にエントリを追加するだけで、とても簡単に複数のレベルのデバッグを作成することが可能です。電源やハードウェアの問題によって、後で問題が起こった時に、手数を減らすことができ、また、システムについて習熟したいと思った時にデバッグ出力に勝るものはありません。

まず、カーネルパラメータの記事を読んでブートローダーにカーネルパラメータを追加する方法を見て下さい。

デバッグレベル

Light Debug

コンソールで詳細なメッセージを見るための一番簡単な方法はブートローダーのエントリの kernel 行に verbose を追加してから起動することです。

Medium Debug

kernel 行に debug カーネルパラメータを追加することでデフォルト状態に比べて多くのデバッグ情報を得ることができます。

Heavy Debug

さらに効果的なカーネルパラメータとして ignore_loglevel があり、ログレベルを全て無視して、システムの内部的なログレベルが最大レベルにまで引き上げられます。

Extreme Debug

"Heavy Debug" でも大量の出力がなされますが、カーネルパラメータを加えることでさらに倍以上のログを出力できます: 

debug ignore_loglevel log_buf_len=10M print_fatal_signals=1 LOGLEVEL=8 earlyprintk=vga,keep sched_debug

EFI 環境の場合: 

debug ignore_loglevel log_buf_len=10M print_fatal_signals=1 LOGLEVEL=8 earlyprintk=efi,keep sched_debug

カーネルパラメータの説明:

  • earlyprintk パラメータはメッセージを vga スクリーンや EFI フレームバッファに early printing するようにカーネルを設定します。
  • keep パラメータは通常時ブートプロセスで隠れてしまうログを表示させます。
  • log_buf_len=10M はログバッファの長さを 10MB に変更します。
  • print_fatal_signals によって fatal signal を全て表示します。
  • 最後の sched_debug についてはカーネルドキュメントの カーネルパラメータ に詳しい説明があります。

Insane Debug

上記のデバッグカーネルパラメータは大量のデバッグ情報を表示するようになります。システムを最大化して裏で何が起こっているのか知るのには極めて効果的です。しかしながら、さらに強力な決定打が存在します。環境変数と、起動時のモジュールパラメータを設定します。

以下が真の insane デバッグをするためのカーネルパラメータです。実際に使用するときは GRUB のエントリに一行で記述します。ほとんどのデバイスでデバッグレベルを絶対最大値まで上げられます。マシンは TI-89 電卓よりも遅くなります (ブートパフォーマンスの向上を参照)。 

rootwait ignore_loglevel debug debug_locks_verbose=1 sched_debug initcall_debug 
mminit_loglevel=4 udev.log_priority=8 loglevel=8 earlyprintk=vga,keep log_buf_len=10M
print_fatal_signals=1 apm.debug=Y i8042.debug=Y drm.debug=1 scsi_logging_level=1
usbserial.debug=Y option.debug=Y pl2303.debug=Y firewire_ohci.debug=1 hid.debug=1
pci_hotplug.debug=Y pci_hotplug.debug_acpi=Y shpchp.shpchp_debug=Y apic=debug
show_lapic=all hpet=verbose lmb=debug pause_on_oops=5 panic=10 sysrq_always_enabled

デバッグの方法

モジュールパラメータ

カーネルモジュールを見て下さい。

netconsole

デバッグに関するカーネルドキュメント を読むと、カーネルに組み込んでモジュールとしてロードできる netconsole を知ることができます。古いノートパソコンやシンクライアントなど、動作が遅いコンピュータをデバッグするときは、netconsole エントリをカーネルパラメータに記述すると役に立つでしょう。簡単に使うことができます:

  1. syslog.conf を使ってリモートホストの syslog リクエストを受け入れるように (Arch が動作する) 他のコンピュータを設定。
  2. /var/log/everything.log ファイルでログを確認。
  3. デバッグするコンピュータに、netconsole=514@10.0.0.2/12:34:56:78:9a:bc のようなカーネルパラメータを追加 (デバッグしたいパラメータも追加してください)。
  4. コンピュータを再起動してログを確認する。

cmdline をハイジャック

ブートローダーにアクセスすることすらできない場合でも、(root 権限があれば) カーネルパラメータを変更してデバッグを有効にできる可能性があります。その方法とは、カーネルパラメータが保存されている /proc/cmdline を上書きすることです。/proc/cmdline は root でも書き込むことができないので、バインドマウントを使ってパスをマスクすることでハイジャックします。

まず、使用したいカーネルパラメータを記述したファイルを作成してください: 

/root/cmdline
root=/dev/disk/by-label/ROOT ro console=tty1 logo.nologo debug

次に、バインドマウントを使ってパラメータを上書きします: 

# mount -n --bind -o ro /root/cmdline /proc/cmdline

-n オプションは /etc/mtab へのマウントの追加をスキップするため、root が読み取り専用でマウントされていても機能します。cat /proc/cmdline を実行することでカーネルパラメータが変更されたか確認できます。

トラブルシューティング

出力が途切れる

解像度の変更時に出力が消える

解像度が変更されるときに起動出力が消えてしまう場合、デバッグのために KMS を無効化することができます。

スクロールができない

起動時の出力が4または5ページに限られており、上記のデバッグパラメータを使うためにもっと表示させたい場合、カーネルパラメータに以下のアイテムを追加します: 

fbcon=scrollback:512k

詳しくはスクロールバックバッファを参照。

Arch ライブ CD で修復

GRUB がカーネルを起動できなくなったり、initramfs が壊れた場合、Arch ライブ CD を使って安全にシステムを起動することができます。修復が修正したら、壊れたシステムをアンマウントして、再起動してください。

リカバリシェル

デーモンによるエラーや、fstab の記述が間違っている、またはディスプレイマネージャや Xorg に問題が発生していて、起動できない場合、シングルユーザーランレベルを使うことで問題を修正できることがあります。シングルユーザーモードでは起動後に root シェルだけを表示します。リカバリシェルを起動するカーネルパラメータは複数存在しますが、どれも exit で通常シェルに戻り、カーネルが元の状態に復帰します:

  • rescue は root ファイルシステムが読み書きできる状態で再マウントされたすぐ後にシェルを起動します。
  • emergency は更に早く、ファイルシステムがマウントされる前にシェルを起動します。
  • (何らかの理由で上記のパラメータが使えない場合) init=/bin/sh は init プログラムを root シェルに変えます。rescue と emergency はどちらも systemd に依存しますが、init=/bin/sh はたとえ systemd が壊れても使えます。

また、debug-shell.service を有効化することで tty9 に root シェルを追加することもできます (Ctrl+Alt+F9 でアクセス可能)。root シェルが開きっぱなしになっているとセキュリティ上危険なので、修復が終わったらサービスは無効化してください。

参照

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