如何检查 Linux 内核环形缓冲区是否处于活动状态

介绍

在本次实验中，你将学习如何检查 Linux 系统中内核环形缓冲区（kernel ring buffer）是否处于活动状态。内核环形缓冲区是理解系统事件和进行故障排除的重要组件。你将探索三种访问和检查其内容的方法：使用 CODE0 命令直接查看缓冲区，通过 CODE1 文件验证其存在和内容，最后，利用 CODE_2 检查由 systemd 日志管理的内核日志。这些步骤将为你提供在 Linux 系统上监控和分析内核消息的实用技能。

使用 dmesg 检查缓冲区

在这一步中，你将学习如何使用 CODE_0 命令查看内核环形缓冲区（kernel ring buffer）。内核环形缓冲区是内存中的一个特殊区域，Linux 内核会将有关硬件、设备驱动程序和系统事件的消息存储在此处。这些消息对于故障排除和了解系统底层发生的情况至关重要。

你可以将内核环形缓冲区想象成内核的日志簿。当发生重要事件（如检测到设备或出现错误）时，内核会将一条消息写入此缓冲区。CODE_0 就是用于读取这些消息的工具。

如果终端尚未打开，请打开它。你可以通过点击桌面左侧的 Xfce Terminal 图标来打开终端。

现在，输入以下命令并按回车键：

dmesg

你会看到大量输出在终端中滚动显示。这就是内核环形缓冲区的内容。输出可能类似于以下内容（确切内容会因你的系统和运行时间而异）：

[    0.000000] Linux version 5.15.0-xx-generic (buildd@lcy02-amd64-xx) (gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.38) #xx-Ubuntu SMP Tue Feb 20 15:48:58 UTC 2024
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-5.15.0-xx-generic root=UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx ro console=ttyS0,115200
[    0.000000] KERNEL supported cpus:
[    0.000000]   Intel GenuineIntel
[    0.000000]   AMD AuthenticAMD
...
[   10.123456] usb 1-1: new high-speed USB device number 2 using xhci_hcd
[   10.567890] usb 1-1: New USB device found, idVendor=xxxx, idProduct=xxxx
[   10.567890] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
...

每行开头的时间戳表示自系统启动以来经过的时间。

由于输出可能非常长，因此通常将 CODE0 的输出通过管道传递给 CODE1 或 CODE_2 等分页器会很有用。这样你就可以逐页滚动查看输出。

试试这个命令：

dmesg | less

现在你可以使用箭头键上下滚动，按 CODE0 退出 CODE1。

你还可以使用 CODE0 过滤 CODE1 的输出，以搜索特定关键字。例如，要查看与 USB 设备相关的消息，可以使用：

dmesg | grep -i usb

CODE_0 选项使搜索不区分大小写。

使用 CODE_0 是诊断 Linux 系统硬件问题和了解系统启动过程的一项基本技能。

点击 Continue 进入下一步。

验证 /proc/kmsg 中的缓冲区

在上一步中，你使用 CODE0 命令查看了内核环形缓冲区（kernel ring buffer）。现在，让我们来探究 CODE1 是从哪里获取信息的。内核环形缓冲区在 CODE2 文件系统中以虚拟文件的形式呈现，具体路径为 CODE3。

CODE0 文件系统是 Linux 中的一个特殊文件系统，它提供有关进程和其他系统信息。这是内核与用户空间程序进行通信的一种方式。CODE1 中的文件并非磁盘上的真实文件，而是在你访问它们时由内核动态生成的。

CODE0 文件包含与 CODE1 显示的相同的内核消息。然而，直接读取 CODE2 会稍有不同。CODE3 会对输出进行处理和格式化，以便于阅读，而直接读取 CODE_4 则会得到原始消息。

让我们尝试使用 CODE0 命令读取 CODE1 的内容。

如果终端尚未打开，请打开它。

输入以下命令并按回车键：

cat /proc/kmsg

你可能会看到一些输出，但它可能不如 CODE0 的输出易于阅读。此外，如果没有新消息，读取 CODE1 有时可能会阻塞，或者它可能会显示已经读过的消息。

message
message
...

CODE_0 部分表示消息的日志级别（例如，严重、错误、警告、信息、调试）。

虽然你 可以 直接读取 CODE0，但 CODE1 是查看内核环形缓冲区的标准且推荐的工具，因为它提供了更好的格式化和过滤选项。了解 CODE2 是信息来源有助于你理解 CODE3 在底层是如何工作的。

出于大多数实际目的，你会使用 CODE0 而不是直接读取 CODE1。这一步主要是为了向你展示 CODE_2 输出的底层来源。

点击 Continue 进入下一步，我们将了解一个更现代的日志系统。

使用 journalctl 检查日志

通过前面的步骤，你已经熟悉了内核环形缓冲区（kernel ring buffer），以及如何借助 CODE0 来查看其内容。虽说 CODE1 对于查看内核消息而言十分适用，但在现代Linux系统中，采用的是一种更为全面的日志系统，即 CODE2。而 CODE3 命令，便是与 CODE_4 日志进行交互的关键工具。

CODE0 从各种来源收集日志消息，包括内核（就像你用 CODE1 看到的消息）、系统服务、应用程序，甚至进程的标准输出和标准错误。它以结构化、带索引的格式存储这些日志，使搜索和过滤消息变得更加容易。

让我们来探索一下 CODE_0 命令。

如果终端尚未打开，请打开它。

输入以下命令并按回车键：

journalctl

此命令将显示 CODE0 收集的所有日志消息。与 CODE1 类似，输出可能非常长，通常会自动通过管道传递给 CODE_2 等分页器。

-- Journal begins at Tue 2024-07-23 10:00:00 UTC, ends at Tue 2024-07-23 10:30:00 UTC. --
Jul 23 10:00:01 hostname systemd[1]: Starting Network Manager...
Jul 23 10:00:02 hostname kernel: Linux version 5.15.0-xx-generic (...)
Jul 23 10:00:03 hostname systemd[1]: Started Network Manager.
Jul 23 10:00:04 hostname systemd[1]: Starting OpenSSH server daemon...
...

你可以使用箭头键滚动，按 CODE_0 退出分页器。

CODE_0 有许多用于过滤日志的选项。以下是一些示例：

要仅查看内核消息（类似于 CODE_0）：

journalctl -k

要查看特定服务的日志，例如 SSH 服务：

journalctl -u ssh.service

要查看自特定时间以来的日志，例如从“今天”开始：

journalctl --since "today"

要查看最新的日志并在新消息到达时实时跟踪（类似于 CODE_0）：

journalctl -f

按 CODE0 退出 CODE1 命令。

CODE_0 是系统管理和故障排除的强大工具。它为日志提供了一个集中的存储位置，并提供了灵活的查看和过滤选项。

在终端中尝试一些 CODE_0 选项，看看它们如何影响输出。

点击 Continue 完成本次实验。

总结

本次实验里，你学会了怎样去查看Linux中的内核环形缓冲区是否处于激活状态。首先，你得使用CODE0命令来查看内核环形缓冲区的内容，这个缓冲区可是存储着关于硬件、设备驱动程序以及系统事件的重要消息呢。你还了解到，CODE1能够显示这些带有时间戳的消息，为系统活动提供了底层的日志记录。

你还了解到 CODE0 的输出可能会很多，将其通过管道传递给 CODE1 或 CODE_2 等分页器是浏览输出的实用技巧。这第一步展示了访问内核环形缓冲区内容以及理解其在系统监控和故障排除中作用的主要方法。