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pstore

1. 概述​

在服务器与 Linux 系统稳定性分析中，系统异常重启、内核 panic/oops 往往发生在现场不可复现的环境中。为了在系统重启后仍能获取关键内核日志，Linux 内核提供了 pstore（Persistent Storage） 机制。

本文目标：

  • 系统性说明 pstore 的工作机制与能力边界
  • 对比主流 pstore backend 的适用场景
  • 给出 ramoops 的工程级落地方案
  • 总结常见误区与排障思路，形成可复用实践文档

2. pstore 是什么​

pstore 是 Linux 内核中的一个崩溃日志持久化框架，用于在以下场景中保存关键内核信息，并在下次启动后提供给用户态读取：

  • kernel panic
  • kernel oops
  • 部分平台上的 emergency restart

pstore 会在系统再次启动后，将持久化的数据通过一个伪文件系统暴露：

/sys/fs/pstore

2.1 pstore 能保存什么​

常见记录类型包括：

  • dmesg-*：panic / oops 时的内核日志
  • console-*：控制台输出
  • ftrace-*：函数跟踪数据（较少使用）
  • pmsg-*：用户态通过 pstore 接口主动写入的数据

2.2 pstore 的能力边界（重要）​

  • pstore 不是实时日志系统
  • pstore 不等同于 kdump
  • 正常的 reboot / shutdown 不会产生 pstore 日志

触发语义总结：

场景是否产生 pstore 记录
kernel panic是
kernel oops是
echo c > /proc/sysrq-trigger是
正常 reboot否
poweroff否

3. pstore 架构与工作模型​

pstore 本身不提供存储能力，而是一个 框架层（core）+ 后端驱动（backend） 的模型。

+---------------------+
|  pstore core        |
|  (何时写 / 写什么)  |
+----------+----------+
           |
           v
+---------------------+
|  backend driver     |
|  efi / erst / ram   |
+----------+----------+
           |
           v
+---------------------+
|  persistent medium  |
|  NVRAM / FW / RAM   |
+---------------------+

工作流程：

  1. 内核启动阶段初始化 pstore core
  2. 探测并绑定一个可用 backend
  3. 系统发生 panic / oops 时写入数据
  4. 下次启动时挂载 pstore FS
  5. 用户态从 /sys/fs/pstore 读取日志

关键结论：

pstore 是否可用，完全取决于 backend 是否成功初始化。

4. pstore backend 选型总览​

backend依赖典型环境断电后保留工程常见度
efiUEFI NVRAMVM / PC部分中
erstACPI ERST物理服务器是高（服务器）
ramoops预留内存VM / 裸机否非常高

5. EFI pstore​

5.1 机制说明​

EFI pstore 使用 UEFI Runtime Variable（NVRAM） 保存日志。

特点：

  • 实现简单
  • 不需要预留内存
  • 单条记录与总容量都较小
  • NVRAM 写入次数有限

适用场景：

  • 虚拟机
  • 无 ERST 支持的平台
  • 调试或开发环境

不适用场景：

  • 高频 panic
  • 大规模日志留存

5.2 内核与启动配置​

内核配置：

CONFIG_PSTORE=y
CONFIG_EFI=y
CONFIG_EFI_VARS=y
CONFIG_EFI_VARS_PSTORE=y

启动参数：

pstore.backend=efi

5.3 运行态验证​

dmesg | grep -i pstore

期望：

pstore: using EFI persistent storage

6. ERST pstore​

6.1 机制说明​

ERST（Error Record Serialization Table）是 ACPI APEI 规范的一部分，由 BIOS / 固件实现。

特点：

  • 存储由平台固件管理
  • 容量相对充足
  • 断电后仍可保留数据
  • 主要存在于服务器级硬件

ERST 是唯一真正意义上“跨断电可靠”的 pstore backend。

6.2 内核与环境要求​

CONFIG_PSTORE=y
CONFIG_ACPI_APEI=y
CONFIG_ACPI_APEI_ERST=y
CONFIG_PSTORE_ERST=y

检测方式：

ls /sys/firmware/acpi/tables | grep ERST

6.3 初始化验证​

dmesg | grep -i erst

期望：

pstore: using ACPI ERST

7. ramoops​

ramoops 通过预留一段物理内存模拟持久化存储，是最通用、最可控的 pstore backend。

7.1 特点与适用场景​

特点：

  • 不依赖 BIOS / 固件
  • 适用于 VM / 裸机 / CI
  • 配置灵活
  • 断电后数据丢失

适合：

  • panic / oops 定位
  • 内核开发
  • 自动化测试环境

7.2 ramoops 内存预留原则​

预留内存必须满足：

  • 真实物理地址
  • 连续
  • 启动早期可用
  • 不被 buddy / slab 管理

工程推荐策略：

  1. 优先复用已有 ramoops 预留区
  2. 否则：
    • 从 /proc/iomem 中选择一段较大的 System RAM
    • 从该段尾部划出 2MB
    • 使用 memmap 标记为 reserved

不推荐：

  • 随机选择地址
  • 覆盖 crashkernel
  • 覆盖 firmware / device memory

7.3 memmap 配置（只负责预留内存）​

memmap=0x200000!0xXXXXXXXX

RHEL 示例：

grubby --update-kernel=ALL \
  --args="memmap=0x200000!0xXXXXXXXX"

memmap 只做一件事：阻止内核使用该段内存。

7.4 ramoops 模块参数配置​

/etc/modprobe.d/ramoops.conf：

options ramoops \
  mem_address=0xXXXXXXXX \
  mem_size=0x200000 \
  record_size=0x2000

并确保模块自动加载：

echo ramoops > /etc/modules-load.d/ramoops.conf

7.5 生效流程​

  1. 配置 memmap
  2. 配置 ramoops 参数
  3. reboot
  4. ramoops 加载并绑定 pstore
  5. pstore FS 挂载

7.6 运行态验证​

dmesg | grep -i pstore
ls /sys/fs/pstore

期望：

pstore: using ramoops backend

7.7 常见问题分析​

现象原因
启动卡死memmap 覆盖关键内存
无 pstore 文件内存未成功预留
文件存在但为空未发生 panic / oops
日志很小record_size 过小
每次覆盖mem_size 不足

8. 使用与测试​

8.1 查看 pstore​

mount | grep pstore
ls /sys/fs/pstore

8.2 模拟 panic（测试用）​

echo c > /proc/sysrq-trigger

重启后检查 pstore 目录。

9. 总结​

pstore 是定位 Linux 内核异常重启的重要基础设施。工程实践中：

  • 服务器优先 ERST
  • 通用环境首选 ramoops
  • 明确触发语义，避免误判

合理配置后，pstore 可以在绝大多数 panic 场景下提供第一手证据。