解读鸿蒙轻内核的监控器：异常钩子函数

约定不等于承诺〃 2022-09-16 01:20 184阅读 0赞

> **摘要：**本篇先介绍下支持的异常钩子函数的类型，异常钩子函数的注册、执行等内部操作API接口，并介绍下使用异常钩子函数的操作接口。

本文分享自华为云社区《[鸿蒙轻内核M核源码分析系列十七（1） 异常钩子函数类型介绍][M_1_]》，作者：zhushy 。

ExcHook异常钩子模块是OpenHarmony LiteOS-M内核的一个可选组件，提供注册钩子函数LOS\_RegExcHook、解除注册钩子函数LOS\_UnRegExcHook等操作接口。发生系统时，支持保存异常上下文、任务信息、队列信息、中断寄存器状态、任务切换信息、内存分配等信息。由于异常钩子模块内容较多，我们分为几篇进行分析源码，分别介绍异常钩子函数的类型，如何注册和解除注册钩子函数，如何转储异常信息等。本篇先介绍下支持的异常钩子函数的类型，异常钩子函数的注册、执行等内部操作API接口，并介绍下使用异常钩子函数的操作接口。异常钩子函数的注册、执行，异常钩子类型定义在utils\\los\_debug.h|.c。

本文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-M内核为例，均可以在开源站点[kernel\_liteos\_m: LiteOS kernel for devices with few resources, such as the MCU | 适用于MCU等各种资源极小设备的LiteOS内核][kernel_liteos_m_ LiteOS kernel for devices with few resources_ such as the MCU _ _MCU_LiteOS] 获取。鸿蒙轻内核异常钩子模块代码主要在components\\exchook目录下。

## 1、异常钩子类型枚举EXC\_TYPE ##

在文件utils\\los\_debug.h定义异常钩子类型枚举EXC\_TYPE。EXC\_REBOOT用于标记系统重启时的钩子函数，发生重启时调用注册的重启钩子函数；EXC\_ASSERT用于标记断言函数，发生断言时调用注册的断言钩子函数；EXC\_STACKOVERFLOW用于标记任务栈溢出钩子函数，发生任务栈溢出时调用注册的任务栈溢出钩子函数；EXC\_INTERRUPT用于标记中断异常时的钩子函数，发生中断异常时调用注册的中断异常钩子函数。

typedef enum {
        EXC_REBOOT,
        EXC_ASSERT,
        EXC_STACKOVERFLOW,
        EXC_INTERRUPT,
        EXC_TYPE_END
    } EXC_TYPE;

## 2、如何注册和执行异常钩子函数 ##

本节我们先看下如何调用和注册异常钩子函数，异常钩子函数的注册和调用的函数API定义在utils\\los\_debug.c，代码如下。⑴处定义的函数OsExcHookRegister用于注册异常钩子函数到全局变量g\_excHook。它的传入的参数ExcHookFn excHookFn是个异常钩子函数，这个钩子函数是定义在文件components\\exchook\\los\_exchook.c中的STATIC VOID DoExcHook(EXC\_TYPE excType)后文会详细分析。另外，从代码上可以看出异常钩子函数只有一个，也只能注册一次。⑵处定义的异常钩子执行函数OsDoExcHook，根据传入的枚举类型EXC\_TYPE来判断执行什么类型的异常钩子函数。

可以看出这2个函数都是内部函数，用函数OsExcHookRegister注册的也是全局的异常钩子函数，它实质上对应的其实是个异常钩子函数数组。后文会分析如何通过定义在components\\exchook\\los\_exchook.c的LOS\_RegExcHook函数如何分别注册不同类型的异常钩子函数。下文也会详细分析其他对外函数如何调用OsDoExcHook来处理异常。

⑴  VOID OsExcHookRegister(ExcHookFn excHookFn)
        {
            UINT32 intSave = LOS_IntLock();
            if (!g_excHook) {
                g_excHook = excHookFn;
            }
            LOS_IntRestore(intSave);
        }
    
    ⑵  VOID OsDoExcHook(EXC_TYPE excType)
        {
            UINT32 intSave = LOS_IntLock();
            if (g_excHook) {
                g_excHook(excType);
            }
            LOS_IntRestore(intSave);
        }

## 3、使用异常钩子函数的操作 ##

我们从上文知道，注册的全局异常钩子函数只有一个，那就是全局异常钩子函数变量g\_excHook，它根据不同的异常钩子类型来分别处理。我们看下具体如何异常钩子函数的，关于全局异常钩子函数底层的细节后文会详细分析。

### 3.1 重启LOS\_Reboot ###

该函数可以在发生系统重启异常时调用，程序僵死在此处等待看门狗watchdog等。⑴处根据参数类型EXC\_REBOOT调用对应的重启异常钩子函数。需要在系统初始化时执行LOS\_RegExcHook(EXC\_REBOOT, (ExcHookFn)YourRebootFunction)注册异常钩子函数，才能执行重启异常钩子函数。YourRebootFunction需要自行定义实现在系统重启异常时执行什么操作。如果没有注册过重启钩子函数则跳过不执行任何操作。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT VOID LOS_Reboot(VOID)
    {
    ⑴  OsDoExcHook(EXC_REBOOT);
        HalSysExit();
    }

### 3.2 断言LOS\_ASSERT ###

该函数可以用于验证函数的参数合法性，该函数宏定义在文件utils\\los\_debug.h。可以看出，如果设置的打印级别数值太低，时不支持断言功能的。如⑴处代码所示，该函数宏需要一个参数judge。如果参数为假时会执行⑵处的代码，根据参数类型EXC\_ASSERT调用对应的断言异常钩子函数。需要在系统初始化时执行LOS\_RegExcHook(EXC\_ASSERT, (ExcHookFn)YourAssertFunction)注册异常钩子函数，才能执行断言异常钩子函数。YourAssertFunction需要自行定义实现在断言异常时执行什么操作。如果没有注册过断言钩子函数则跳过不执行任何操作。LOS\_ASSERT后续的⑶处的代码会关闭中断，打印断言错误信息ASSERT ERROR...。

#if PRINT_LEVEL < LOG_ERR_LEVEL
    #define LOS_ASSERT(judge)
    #else
    #define LOS_ASSERT(judge)                                                          \
        do {                                                                           \
    ⑴      if ((judge) == 0) {                                                        \
    ⑵          OsDoExcHook(EXC_ASSERT);                                               \
    ⑶          (VOID)LOS_IntLock();                                                   \
                PRINT_ERR("ASSERT ERROR! %s, %d, %s\n", __FILE__, __LINE__, __func__); \
                while (1) { }                                                          \
            }                                                                          \
        } while (0)
    #endif

### 3.3 任务栈溢出OsDoExcHook(EXC\_STACKOVERFLOW) ###

任务栈溢出OsDoExcHook(EXC\_STACKOVERFLOW)被OsHandleRunTaskStackOverflow函数和OsHandleNewTaskStackOverflow函数调用，这2个函数定义在文件kernel\\src\\los\_task.c，分别在当前运行任务，要调度运行的新任务发生任务栈溢出时调用。当执行到⑴、⑵处的代码时，根据参数类型EXC\_STACKOVERFLOW调用对应的异常钩子函数。需要在系统初始化时执行LOS\_RegExcHook(EXC\_STACKOVERFLOW, (ExcHookFn)YourStackOverflowFunction)注册异常钩子函数，才能执行异常钩子函数。YourStackOverflowFunction需要自行定义实现在任务栈溢出异常时执行什么操作。如果没有注册过钩子函数则跳过不执行任何操作。

LITE_OS_SEC_TEXT STATIC VOID OsHandleRunTaskStackOverflow(VOID)
    {
        PRINT_ERR("CURRENT task ID: %s:%d stack overflow!\n",
                  g_losTask.runTask->taskName, g_losTask.runTask->taskID);
    ⑴  OsDoExcHook(EXC_STACKOVERFLOW);
    }
    ......
    LITE_OS_SEC_TEXT STATIC VOID OsHandleNewTaskStackOverflow(VOID)
    {
        ......
        tmp = g_losTask.runTask;
        g_losTask.runTask = g_losTask.newTask;
    ⑵  OsDoExcHook(EXC_STACKOVERFLOW);
        g_losTask.runTask = tmp;
    }

### 3.4 中断异常HalExcHandleEntry ###

该函数在发生中断异常时汇编代码中调用执行，用于处于系统异常，该函数宏定义在不同芯片架构实现的文件los\_interrupt.c中，如kernel\\arch\\arm\\cortex-m7\\gcc\\los\_interrupt.c。处理系统中断异常时，执行到⑴处代码时，会根据参数类型EXC\_INTERRUPT调用对应的异常钩子函数。和上述几个异常类型的钩子函数不一样，中断异常钩子函数不需要用户来注册，内核已经注册了中断异常钩子函数。相应的代码在文件components\\exchook\\los\_exc\_info.c中，注册代码语句为(VOID)LOS\_RegExcHook(EXC\_INTERRUPT, (ExcHookFn)OsExcMsgDump);，当发生系统中断异常时会调用(ExcHookFn)OsExcMsgDump函数，后文会详细分析都包含哪些异常信息。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT VOID HalExcHandleEntry(UINT32 excType, UINT32 faultAddr, UINT32 pid, EXC_CONTEXT_S *excBufAddr)
    {
        ......
    ⑴  OsDoExcHook(EXC_INTERRUPT);
        OsExcInfoDisplay(&g_excInfo);
        HalSysExit();
    }

## 小结 ##

本文介绍了异常钩子函数的注册函数OsExcHookRegister和异常钩子函数的调用函数OsDoExcHook，以及介绍了支持的异常钩子函数类型等。

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[kernel_liteos_m_ LiteOS kernel for devices with few resources_ such as the MCU _ _MCU_LiteOS]: https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m
[Link 1]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bbs.huaweicloud.com/blogs%3Futm_source%3Dzhihu%26utm_medium%3Dbbs-ex%26utm_campaign%3Diot%26utm_content%3Dcontent