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ubuntu20.04 调试bcache源码

news 2025/9/14 11:38:37

搭建单步调试bcache的环境，/dev/sdb作为backing dev， /dev/sdc作为cache dev。

一、宿主机环境

1）安装ubuntu 20.04 ：

参考ubuntu20.04 搭建kernel调试环境第一篇--安装系统_ubuntu kernel-CSDN博客安装，其中的第六节（安装qemu）、第七节（安装apache服务）安装完成即可。

2）配置网络

host（ubuntu系统）和guest（qemu运行的系统，待调试）之间需共享文件，所以需要配置网络。

参考ubuntu20.04 搭建kernel调试环境第六篇（上）--网络配置_ubuntu20 menuconfig-CSDN博客，按其中的第三节（ubuntu宿主机配置步骤）、第4节（buildroot配置）、第五节（启动虚拟机）配置，最终能ping通外网就行。

二、静态编译bcache-tools工具

guest运行的kernel是我们自己编译的，busybox只支持一些简单的命令，动态库也很少，所以无法使用apt-get install bcache-tools方式安装bcache的用户态工具。需要自己下载源码，然后用静态方式编译出可执行文件。

1）git下载bcache-tools源码：
git clone https://github.com/g2p/bcache-tools.git

2) Makefile改成静态编译

root@linux:/home/gsf/code/bcache-tool-git/bcache-tools# git diff Makefile
diff --git a/Makefile b/Makefile
index c824ae3..ccea7ee 100644
--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -3,7 +3,8 @@ PREFIX=/usr
 UDEVLIBDIR=/lib/udev
 DRACUTLIBDIR=/lib/dracut
 INSTALL=install
-CFLAGS+=-O2 -Wall -g
+CFLAGS+=-O2 -Wall -g -static
+

3）编译bcache-tools

root@linux:/home/gsf/code/bcache-tool-git/bcache-tools# make

root@linux:/home/gsf/code/bcache-tool-git/bcache-tools# make install
install -m0755 make-bcache bcache-super-show    /usr/sbin/  （关注这一行中的两个文件）
install -m0755 probe-bcache bcache-register        /lib/udev/
install -m0644 69-bcache.rules    /lib/udev/rules.d/
install -m0644 -- *.8 /usr/share/man/man8/
install -D -m0755 initramfs/hook    /usr/share/initramfs-tools/hooks/bcache
install -D -m0755 initcpio/install    /usr/lib/initcpio/install/bcache
install -D -m0755 dracut/module-setup.sh /lib/dracut/modules.d/90bcache/module-setup.sh

可能遇到的错误1：

Perhaps you should add the directory containing `uuid.pc'
to the PKG_CONFIG_PATH environment variable
No package 'uuid' found
Package blkid was not found in the pkg-config search path.
Perhaps you should add the directory containing `blkid.pc'
to the PKG_CONFIG_PATH environment variable
No package 'blkid' found
make-bcache.c:11:10: fatal error: blkid.h: No such file or directory
   11 | #include <blkid.h>
      |          ^~~~~~~~~

解决：apt-get install libblkid-dev

可能遇到的错误2：

root@linux:/home/gsf/code/bcache-tools/bcache-tools-master# make
cc -O2 -Wall -g `pkg-config --cflags uuid blkid`    make-bcache.c bcache.o  `pkg-config --libs uuid blkid` -o make-bcache
/usr/bin/ld: /tmp/ccsteIC1.o: in function `write_sb':
/home/gsf/code/bcache-tools/bcache-tools-master/make-bcache.c:277: undefined reference to `crc64'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [<builtin>: make-bcache] Error 1

解决：源码bcache.c中的crc_table数组、crc64函数复制一份，放在bcache.h前面。

三、kernel编译

在编译kernel前，需通过make menuconfig打开以下选项：

<*> Block device as cache

[*] Bcache debugging

 kernel编译参考：

ubuntu20.04 搭建kernel调试环境第三篇--kernel编译及运行_在qemu中运行f2fs-CSDN博客

四、qemu启动guest系统

以下命令在host即ubuntu中执行！

1）生成cache盘img，大小3G

root@linux:/home/gsf/linux-5.18.11# qemu-img create -f raw disk_raw_3G_C.qcow 3G

2）生成backing盘img，大小5G

qemu-img create -f raw disk_raw_5G_B.qcow 5G

3）生成用于测试nvme的img

qemu-img create -f raw disk10G.qcow 5G

3）启动guest系统

root@linux:/home/gsf/linux-5.18.11# qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.f2fs,if=ide,format=raw,id=myid0 --nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" -hdb disk_raw_5G_B.qcow -hdc disk_raw_3G_C.qcow -device nvme,drive=nvme1,serial=deadbeaf,num_queues=8 -drive file=disk10G.qcow,if=none,id=nvme1 -smp 4 -net nic,macaddr=52:54:00:12:34:56,model=e1000 -net bridge,id=net0,helper=/usr/lib/qemu/qemu-bridge-helper,br=virbr0

红色字段，创建/dev/sdb，在guest起来后，该设备会格式化成backing dev

蓝色字段，创建/dev/sdc，在guest起来后，该设备会格式化成cache dev

黄色字段，创建/dev/nvme0，作为nvme测试使用，bcache用不到。

guest系统启动后，输入root登录，dev文件如下：

# ls /dev  （guest中执行的命令）

cpu_dma_latency sda tty26 tty56

fd sda1 tty27 tty57

full sdb tty28 tty58  ---sdb

fuse sdc tty29 tty59  ---sdc

nvme0 tty17 tty47 vcsu1

nvme0n1 tty18 tty48 vga_arbiter

nvme0n1p1 tty19 tty49 zero

五、拷贝bcache-tools到guset系统

1）将make-bcache拷贝到guest中

host系统中执行：

root@linux:/var/www/html# cp /usr/sbin/make-bcache ./

root@linux:/var/www/html# cp /usr/sbin/bcache-super-show ./

host系统中执行：

root@linux:/home/gsf# ifconfig

找到virbr0的ip地址，比如

virbr0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.122.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.122.255
        ether 52:54:00:5e:c9:bb  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 299  bytes 25524 (25.5 KB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 431  bytes 1335005 (1.3 MB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

guest系统中执行：

# wget http://192.168.122.1/make-bcache （上面ifconfig看到的ip地址）
Connecting to 192.168.122.1 (192.168.122.1:80)
saving to 'make-bcache'
make-bcache          100% |********************************| 1273k  0:00:00 ETA
'make-bcache' saved
# wget http://192.168.122.1/bcache-super-show
Connecting to 192.168.122.1 (192.168.122.1:80)
saving to 'bcache-super-show'
bcache-super-show    100% |********************************|  908k  0:00:00 ETA
'bcache-super-show' saved

# chmod 777 make-bcache
# chmod 777 bcache-super-show
# ls
bcache-super-show  make-bcache

六、配置bcache磁盘

以下命令在guest中执行！

1）格式化bcache设备

# /root/make-bcache -B /dev/sdb
UUID:            3a5fa145-1cc9-44e0-b91c-1beaf245355f
Set UUID:        25fceacc-0546-4c32-80d0-5c9881a1d67f
version:        1
block_size:        1
data_offset:        16
#
# /root/make-bcache -C /dev/sdc
UUID:            c66b56a8-bb3e-4d8e-9b9f-3b402cd6b258
Set UUID:        fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782
version:        0
nbuckets:        6144
block_size:        1
bucket_size:        1024
nr_in_set:        1
nr_this_dev:        0
first_bucket:        1

2）注册backing device

# echo /dev/sdb > /sys/fs/bcache/register
[ 2157.866302] bcache: register_bdev() registered backing device sdb

#


# 命令完成后，dev目录中会生成bcache0设备
# ls /dev/
autofs           ptmx             tty21            tty51
bcache0          pts              tty22            tty52
bsg              random           tty23            tty53

3）注册cache device

# echo /dev/sdc > /sys/fs/bcache/register
[  146.450348] bcache: bch_journal_replay() journal replay done, 0 keys in 1 entries, seq 4
[  146.453397] bcache: register_cache() registered cache device sdc

如果不注册cache device，就执行attach命令，会报下面错误：

# echo "fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782" > /sys/block/bcache0/bcache/attach
[  114.804472] bcache: __cached_dev_store() Can't attach fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782
[  114.804472] : cache set not found
sh: write error: No such file or directory

4）绑定backing dev到cache dev上

格式化的时候，/dev/sdb格式化成了backing dev， /dev/sdc格式化成了cache dev，通过bcache-super-show找到cache dev的cset.uuid值。

# /root/bcache-super-show /dev/sdc
sb.magic        ok
sb.first_sector        8 [match]
sb.csum            5E71456A3E5F13A8 [match]
sb.version        3 [cache device]

dev.label        (empty)
dev.uuid        c66b56a8-bb3e-4d8e-9b9f-3b402cd6b258
dev.sectors_per_block    1
dev.sectors_per_bucket    1024
dev.cache.first_sector    1024
dev.cache.cache_sectors    6290432
dev.cache.total_sectors    6291456
dev.cache.ordered    yes
dev.cache.discard    no
dev.cache.pos        0
dev.cache.replacement    0 [lru]

cset.uuid        fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782  （该值用于写入backing dev的attach文件中）

执行绑定指令：

# echo "fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782" > /sys/block/bcache0/bcache/attach
[  151.527075] bcache: bch_cached_dev_run() cached dev sdb is running already
[  151.528160] bcache: bch_cached_dev_attach() Caching sdb as bcache0 on set fe0af6ee-67e8-49c3-bfec-5633ba05f782

5）backing dev格式化成具体的文件系统（比如f2fs）

# mkfs.f2fs /dev/bcache0

    F2FS-tools: mkfs.f2fs Ver: 1.13.0 (2019-09-24)

Info: Disable heap-based policy
Info: Debug level = 0
Info: Trim is enabled
Info: [/dev/bcache0] Disk Model: QEMU HARDDISK   
Info: Segments per section = 1
Info: Sections per zone = 1
Info: sector size = 512
Info: total sectors = 10485744 (5119 MB)
Info: zone aligned segment0 blkaddr: 512
Info: format version with
  "Linux version 5.18.11-g50a65f78b667 (root@linux) (gcc (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.34) #20 SM"
Info: [/dev/bcache0] Discarding device
Info: This device doesn't support BLKSECDISCARD
Info: Discarded 5119 MB
Info: Overprovision ratio = 2.810%
Info: Overprovision segments = 148 (GC reserved = 79)
Info: format successful
[ 1491.536112] mkfs.f2fs (194) used greatest stack depth: 13264 bytes left

6）挂载/dev/bcache0

# mkdir /mnt/bcachemp  创建一个目录用于挂载/dev/bcache0


# mount /dev/bcache0 /mnt/bcachemp
[ 1672.244480] F2FS-fs (bcache0): Found nat_bits in checkpoint
[ 1672.366811] F2FS-fs (bcache0): Mounted with checkpoint version = 19642f45
[ 1672.371205] mount (196) used greatest stack depth: 13144 bytes left

# df -h
Filesystem                Size      Used Available Use% Mounted on
/dev/root                98.0M     74.5M     23.5M  76% /
devtmpfs                 44.9M         0     44.9M   0% /dev
tmpfs                    46.8M         0     46.8M   0% /dev/shm
tmpfs                    46.8M     52.0K     46.7M   0% /tmp
tmpfs                    46.8M     20.0K     46.8M   0% /run
/dev/nvme0n1p1           10.0G      3.4G      6.6G  34% /mnt/nvmemp
/dev/bcache0              5.0G    340.0M      4.7G   7% /mnt/bcachemp  (bcache 挂载成功

bcache设备挂载成功，可通过gdb调试代码（gdb调试可参考https://blog.csdn.net/geshifei/article/details/128235389） 。

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编程新知 2025/9/13 20:11:00

全志A40i android7.1 调试信息打印串口由uart0改为uart3

一&#xff0c;概述 1. 目的 将调试信息打印串口由uart0改为uart3。 2. 版本信息 Uboot版本&#xff1a;2014.07&#xff1b; Kernel版本&#xff1a;Linux-3.10&#xff1b; 二&#xff0c;Uboot 1. sys_config.fex改动 使能uart3(TX:PH00 RX:PH01)&#xff0c;并让boo…...

编程新知 2025/9/12 23:22:04

R语言速释制剂QBD解决方案之三

本文是《Quality by Design for ANDAs: An Example for Immediate-Release Dosage Forms》第一个处方的R语言解决方案。 第一个处方研究评估原料药粒径分布、MCC/Lactose比例、崩解剂用量对制剂CQAs的影响。 第二处方研究用于理解颗粒外加硬脂酸镁和滑石粉对片剂质量和可生产…...

编程新知 2025/9/2 17:53:12