Linux内核debugfs介绍
前言
内核开发者经常需要导出一些信息到用户空间，用于分析内核运行逻辑。最常见的方法是使用 printk()，不过在嵌入式中，printk() 往往直接打印到 console，一旦 printk() 被频繁调用的话，console 就会被刷屏，此时输入命令都是件困难的事情。
有时我们只想偶尔看一下某个内核变量的值，但是一旦使用 printk()，它就会无休止地循环打印；另一方面，使用 printk() 只能打印，而不能从用户空间去修改内核变量的值。为了应对这种情况，我们可以使用 procfs 和 sysfs 这两个虚拟文件系统来实现上述需求。不过通过 procfs 和 sysfs 创建一个文件，来读写某个变量的值，从编码角度看，略微复杂了些。
Debugs
Debugfs 作为内核开发人员向用户空间提供信息的一种简单方法而存在。与/proc 不同，它只用于处理有关进程的信息，而 sysfs 有严格的每个文件一个值的规则，debug fs 根本没有规则。开发人员可以将他们想要的任何信息放在那里。Debug 文件系统还不能作为用户空间的稳定 ABI; 理论上，导出的文件没有稳定性约束。现实世界并不总是那么简单，尽管如此; 即使是调试接口的最佳设计思想也是需要永久维护的。
调试通常使用以下命令安装，或等效的/etc/fstab写入要挂载的文件系统：
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
具体来说，命令mount -t debugfs none /sys/kernel/debug的含义是将debugfs文件系统挂载到/sys/kernel/debug目录下。-t debugfs指定了文件系统类型为debugfs，none表示没有指定设备，/sys/kernel/debug是挂载点目录。
默认情况下，只有root用户才能访问 debugfs 根目录。要更改对树的访问，可以使用“ uid”、“ gid”和“ mode”挂载选项。
宏开关
CONFIG_DEBUG_FS=y
使用debugfs的内核模块
很多低功耗相关的模块都使用了debugfs
- clk
- regulator
- pinctrl
- gpio
- devfreq
- pm
- etc
debugfs的使用
创建目录
使用debugfs的代码应该包括<linux/debugfs.h>。然后，第一步是创建至少一个目录来保存一组debugfs文件。
如果调用成功，将在指定的父目录下创建一个名为name的目录。如果父目录为NULL，则将在debugfs根目录中创建该目录。成功后，返回值是一个struct-dentry指针，可用于在目录中创建文件（并在最后清理）。ERR_PTR（-ERROR）返回值表示失败。如果返回ERR_PTR（-ENODEV），则表明内核是在没有debugfs支持的情况下构建的，并且下面描述的函数都无法工作。
struct dentry *debugfs_create_dir(const char *name, struct dentry *parent);
创建文件节点
这里，name是要创建的文件的名称，mode描述文件应该具有的访问权限，parent表示应该保存文件的目录，数据将存储在生成的inode结构的i_private字段中，fops是一组实现文件行为的文件操作。至少应该提供read（）和/或write（）操作；可以根据需要包括其他的。同样，返回值将是指向创建文件的dentry指针，错误时为ERR_PTR（-ERROR），如果缺少debugfs支持，则为ERR_PTR（-ENODEV）。在debugfs目录中创建文件的最常见方法是：
struct dentry *debugfs_create_file(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, void *data,
const struct file_operations *fops);
创建整数值文件
在许多情况下，实际上并不需要创建一组文件操作；debugfs代码为简单的情况提供了许多辅助函数。这些文件支持读取和写入给定的值; 如果不应该写入特定的文件，只需相应地设置模式位。有十进制的接口，也有十六进制的接口
十进制
void debugfs_create_u8(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u8 *value);
void debugfs_create_u16(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u16 *value);
void debugfs_create_u32(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u32 *value);
void debugfs_create_u64(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u64 *value);
十六进制
void debugfs_create_x8(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u8 *value);
void debugfs_create_x16(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u16 *value);
void debugfs_create_x32(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u32 *value);
void debugfs_create_x64(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, u64 *value);
与体系结构相关的大小
一般情况开发人员都知道要导出的值的大小，上面函数就很有用。然而，某些类型在不同的体系结构上可能具有不同的宽度，这在一定程度上使情况复杂化。在这种特殊情况下，有一些功能可以提供帮助
- size_t
- long
- xul
- bool
void debugfs_create_size_t(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, size_t *value);
struct dentry *debugfs_create_ulong(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent,
unsigned long *value);
void debugfs_create_xul(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, unsigned long *value);
void debugfs_create_bool(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent, bool *value);
导出二进制块
读取此文件将返回debugfs_blob_wrapper结构所指向的数据。一些驱动程序使用“blobs”作为返回几行（静态）格式化文本输出的简单方法。这个函数可以用来导出二进制信息，但在主线中似乎没有任何代码可以这样做。请注意，使用debugfs_create_blob（）创建的所有文件都是只读的。
导出任意二进制数据块，其结构和功能如下：
struct debugfs_blob_wrapper {
void *data;
unsigned long size;
};
struct dentry *debugfs_create_blob(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent,
struct debugfs_blob_wrapper *blob);
导出数组
“array”参数包装一个指向数组数据及其元素数的指针。注意：一旦创建了数组，其大小就无法更改。
struct debugfs_u32_array {
u32 *array;
u32 n_elements;
};
void debugfs_create_u32_array(const char *name, umode_t mode,
struct dentry *parent,
struct debugfs_u32_array *array);
文件相关
命名
对 debug fs _ rename()的调用将为现有的 debug 文件提供一个新名称，可能位于不同的目录中。New _ name 在调用之前不能存在; 返回值为 old _ dentry，其中包含更新的信息。可以使用 degugfs _ create _ symlink ()创建符号链接。
struct dentry *debugfs_rename(struct dentry *old_dir,
struct dentry *old_dentry,
struct dentry *new_dir,
const char *new_name);
struct dentry *debugfs_create_symlink(const char *name,
struct dentry *parent,
const char *target);
删除
所有debugfs用户都必须考虑一件重要的事情：在debugfs中创建的任何目录都不会自动清理。如果卸载模块时没有明确删除debugfs条目，那么结果将是大量过时的指针，并且会出现高度反社会的行为。因此，所有的debugfs用户——至少是那些可以作为模块构建的用户——都必须准备好删除他们在那里创建的所有文件和目录。可以使用以下方法删除文件：
void debugfs_remove(struct dentry *dentry);
debugfs用户需要记住他们创建的每个debugfs文件的dentry指针，以便可以清理所有文件。不过，我们现在生活在一个更加文明的时代，debugfs用户可以调用：如果向该函数传递与顶级目录对应的dentry的指针，则该目录下的整个层次结构将被删除。
void debugfs_remove_recursive(struct dentry *dentry);
