Linux日志系统整体架构

1 为什么需要Kernel日志系统

为什么需要？因为用户空间都是需要通过系统调用（System Call）才能进入内核使用内核服务，内核也只能通过日志暴露问题，比如我们之前提到SPI，驱动probe失败时，用户只知道设备不能工作，不知懂哪里出了问题。

我们可以注入类似

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dev_err(dev,"init failed\n");

在内核启动时将问题暴露出来。

所以Kernel日志系统是Linux内核调试、故障定位和运行状态观察的重要基础设施。

2 Linux日志体系整体架构

整个日志可以分为三层，其结构如下

  • 第一层是日志生产者，比如我们之前SPI调用的dev_info。这里用户程序主要会调用内核提供的接口函数
  • 第二层是printk日志核心，内核提供的printk 子系统，源码位于kernel/printk/，会把日志记录到环形缓冲区ring buffer
  • 第三层是日志消费者，写入内核的日志我们还需要读出来

3 一条Kernel日志生命周期

一条内核日志是怎么走到日志消费者阶段的？

比如我们调用

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pr_info("device probe success\n");
#define pr_info(fmt, ...) \
    printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

pr_info()是一个宏，不是独立的底层日志系统，就是对printk的封装，其中KERN_INFO表示日志等级。

在printk子系统对日志进行格式化并添加等级、时间戳、序号等信息，然后存入ring buffer。

先对整个流程大致了解，接下来我们会对每一部分详细讲解。

4 printk是什么

用过C语言的都知道printf函数，而printk就是Kernel自己的printf。区别就是printk不会简单地写向 stdout，而是进入内核日志系统。

基本格式

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printk(KERN_INFO "hello\n");

拆成两部分日志等级+正文。

日志等级主要有以下

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#define KERN_SOH  "\001"		/* ASCII 头部起始标志 */
#define KERN_SOH_ASCII  '\001'

#define KERN_EMERG  KERN_SOH "0"	/* 系统不可用，最高紧急级别 */
#define KERN_ALERT  KERN_SOH "1"	/* 必须立即采取行动 */
#define KERN_CRIT  KERN_SOH "2"	/* 严重情况（如硬件错误） */
#define KERN_ERR  KERN_SOH "3"	/* 错误条件（如驱动失败） */
#define KERN_WARNING  KERN_SOH "4"	/* 警告条件（非致命问题） */
#define KERN_NOTICE  KERN_SOH "5"	/* 正常但值得注意的事件 */
#define KERN_INFO  KERN_SOH "6"	/* 一般信息消息 */
#define KERN_DEBUG  KERN_SOH "7"	/* 调试级别消息，最低优先级 */

其具体含义如上，数字越小，优先级越高、问题越严重。

则上面的例子会被展开为

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printk(KERN_INFO "hello\n");
printk("\001" "6" "hello\n");

pr_*()又是什么？就是用宏对printk的封装，省略了日志等级的参数：

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pr_emerg(fmt, ...)    → printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_alert(fmt, ...)    → printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_crit(fmt, ...)     → printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_err(fmt, ...)      → printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_warn(fmt, ...)     → printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_notice(fmt, ...)   → printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_info(fmt, ...)     → printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
pr_debug(fmt, ...)    → printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

日志等级有什么用？主播目前的理解就是控制台筛选。

我们查看控制台等级

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cat /proc/sys/kernel/printk

第一个数字就是控制台的等级，比整个等级小的会显示到控制台，一样的要看具体配置，比其高的不会显示。

5 ring buffer

ring buffer被叫做内核日志环形缓冲区，是为了专门保存printk() 日志记录的一块内存区域。

它的作用是解决日志产生速度和输出速度的差异。

我们看一他的工作原理

当空间不足时，为新日志腾出空间，最旧日志被覆盖。

6 总结

Linux Kernel日志系统采用”日志产生、日志存储、日志读取”三层架构。内核代码通过printk系列接口产生日志，日志首先被保存到Kernel Log Buffer中，用户空间通过dmesg、/dev/kmsg或者Android logcat读取这些信息。这种设计避免了日志输出阻塞内核执行，同时提供了强大的调试能力。

7 互动

  1. Linux为什么需要日志系统？
  2. printk打印出来的日志存在哪里？
  3. dmesg为什么能看到kernel日志？
  4. Android中的logcat和kernel日志有什么关系？
  5. 一条日志完整生命周期是什么？
Linux Kernel > Logging subsystem
#Linux Logging subsystem
Linux日志系统整体架构
https://cj0510.github.io/2026/08/09/Linux Kernel/Logging subsystem/Linux日志系统整体架构/
作者
CJ1018
发布于
2026年8月9日
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0