Linux驱动程序错误处理指南

在Linux驱动程序中，正确的错误处理对于系统的稳定性和可靠性至关重要。以下是Linux驱动程序中错误处理的主要方法和最佳实践：

1. 错误返回值

Linux内核使用负的错误码来表示错误：

#include <linux/errno.h>

int example_function(void)
{
    if (error_condition) {
        return -EINVAL; // 无效参数
    }
    return 0; // 成功
}

常用错误码： - -EINVAL - 无效参数 - -ENOMEM - 内存不足 - -ENODEV - 设备不存在 - -EIO - I/O错误 - -EBUSY - 设备或资源忙

2. 指针错误处理

对于返回指针的函数，使用ERR_PTR()和IS_ERR()：

struct device *init_device(void)
{
    if (error_condition) {
        return ERR_PTR(-ENODEV);
    }
    return &my_device;
}

// 调用处
struct device *dev = init_device();
if (IS_ERR(dev)) {
    int err = PTR_ERR(dev);
    printk(KERN_ERR "Failed to init device: %d\n", err);
    return err;
}

3. 资源分配错误处理

int probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_device *dev;
    int ret;

    dev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
    if (!dev)
        return -ENOMEM;

    dev->regs = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    if (IS_ERR(dev->regs))
        return PTR_ERR(dev->regs);

    dev->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (dev->irq < 0)
        return dev->irq;

    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, dev->irq, my_interrupt, 
                          IRQF_SHARED, dev_name(&pdev->dev), dev);
    if (ret)
        return ret;

    // ... 其他初始化代码

    return 0;
}

4. 使用goto进行清理

对于复杂的错误处理，可以使用goto：

int complex_init(void)
{
    int ret;
    void *resource1 = NULL;
    void *resource2 = NULL;

    resource1 = allocate_resource1();
    if (!resource1) {
        ret = -ENOMEM;
        goto err_alloc1;
    }

    resource2 = allocate_resource2();
    if (!resource2) {
        ret = -ENOMEM;
        goto err_alloc2;
    }

    // 初始化成功
    return 0;

err_alloc2:
    release_resource1(resource1);
err_alloc1:
    return ret;
}

5. 内核日志记录

使用printk记录错误信息：

printk(KERN_ERR "Driver error: operation failed with code %d\n", error_code);

不同日志级别： - KERN_EMERG - 紧急情况 - KERN_ALERT - 需要立即行动 - KERN_CRIT - 关键条件 - KERN_ERR - 错误条件 - KERN_WARNING - 警告条件 - KERN_NOTICE - 正常但重要的情况 - KERN_INFO - 信息性消息 - KERN_DEBUG - 调试级消息

6. 用户空间错误报告

通过ioctl或read/write等接口向用户空间报告错误：

ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    if (error_condition) {
        return -EFAULT; // 会转换为用户空间的errno
    }
    // ...
}

7. 内核oops和panic处理

对于严重错误，可以触发oops或panic：

if (critical_error) {
    BUG(); // 触发oops
    // 或
    panic("Critical driver failure"); // 使系统崩溃
}

8. 使用WARN_ON进行调试

WARN_ON(condition); // 如果condition为真，打印警告栈跟踪但继续执行
WARN_ON_ONCE(condition); // 只警告一次

最佳实践

1. 始终检查返回值：特别是内存分配、I/O操作等可能失败的操作
2. 资源释放：确保在错误路径上释放已分配的资源
3. 错误传播：将底层错误适当传播到上层
4. 有意义的错误码：使用最能描述问题的错误码
5. 适当的日志记录：记录足够的信息用于调试，但不要过度记录
6. 考虑并发：确保错误处理路径也是线程安全的

通过遵循这些错误处理原则，可以编写出更健壮、更可靠的Linux设备驱动程序。