Kernel 內核調試

本機環境 Win7 + VMware 14 Pro

1.安裝Qemu，Ubuntu包管理器中的二進制版本比較老了，這裏選擇源碼安裝2.12.0版本。

具體的安裝教程能夠參考這篇文章《QEMU 2.10.1 編譯安裝》，寫的很是詳細。

2.下載、編譯目標的內核版本

這裏下載的是4.4.1版本的Linux內核  linux-4.4.1.tar.xz

解壓 編譯

xz - d   linux-4.4.1.tar.xz tar -xvf  linux-4.4.1.tar cd linux-4.4.1

make menuconfig

 確保如下三個選項是勾選上的：

kernel hacking –> Kernel debugging
kernel hacking –> Compile-time checks and compiler options –> compile the kernel with debug info
kernel hacking –> Compile-time checks and compiler options -> compile the kernel with frame pointers

 在多核平臺上使用-j 參數來加快編譯

make -j

3.製做根文件系統

先了解如下幾個文件的區別，參考這篇文章

vmlinux 是ELF文件，即編譯出來的最原始的文件。 

vmlinuz 應該是由ELF文件vmlinux通過OBJCOPY後，並通過壓縮後的文件 

zImage 是vmlinuz通過gzip壓縮後的文件，適用於小內核

bzImage 是vmlinuz通過gzip壓縮後的文件，適用於大內核

新建一個目錄用於存放生成的內核文件,以及根文件系統：

mkdir ~/Desktop/kernel-debug

cp   ./arch/x86/boot/bzImage  ~/Desktop/kernel-debug

cd  ~/Desktop/kernel-debug

dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=20  #新建一個20M的文件

mkfs -t ext3 rootfs.img #將其格式化爲ext3文件系統格式

#將其mount 到新建立到目錄rootfs上 

mkdir rootfs 

sudo mount -t ext3 -o loop rootfs.img rootfs 

#將掛載後的根文件系統中創建基本的目錄結構

sudo mkdir rootfs/dev rootfs/proc rootfs/sys

給系統安裝基本的命令行工具，好比ls，這裏選擇了BusyBox，下載的BusyBox源碼

cd ~/Desktop/kernel-debug

tar -jxvf busybox-1.28.3.tar.bz2

cd busybox-1.28.3

#進行配置，注意這裏選擇靜態鏈接的方式生成可執行文件，避免對外部lib有依賴
make menuconfig

#勾選Settings->Build Busybox as a static binary
make -j
#編譯完成後，安裝到目標的根文件系統中去，而後unmount掉根文件系統
make install CONFIG_PREFIX=~/Desktop/kernel-debug/rootfs

sudo umount ~/Desktop/kernel-debug/rootfs

　　

4.啓動Qemu虛擬機

sudo qemu-system-x86_64  -S -kernel ~/Desktop/kernel-debug/bzImage -hda ~/Desktop/kernel-debug/rootfs.img -append "root=/dev/sda init=/bin/ash"

此時啓動的Qemu處於Pasued狀態，單機黑色區域，讓Qemu接收輸入，按下ctrl+ alt + 2，切換到控制檯。

注意以後能夠經過ctrl + alt + G 來讓qemu釋放鼠標以及鍵盤輸入。

啓動gdbserver，監聽到8888端口，便於用GDB來遠程調試。

5.使用GDB鏈接到gdbserver進行調試

因爲GDB用的不太熟悉，這裏使用圖形化的調試工具DDD，能夠經過如下命令安裝：

sudo apt-get install ddd
#切換到以前linux編譯的目錄
cd linux-4.4.1
#選擇未壓縮的內核文件，讀入符號表
ddd vmlinux

在GDB命令處，鏈接到Qemu中的GDB server：target remote 127.0.0.1:8888，這個時候Qemu中的Linux系統是處於Paused狀態的。

鏈接以後能夠在菜單欄Status-->BackTrace...中看到堆棧信息。

輸入continue，讓Qemu中的Linux系統運行起來，能夠在Qemu中按下ctrl+Alt+1,切換到虛擬機的命令行界面，能夠看到這個時候虛擬機已經正常運行起來了。

這裏對Linux建立進程的系統調用下斷點，觀察調用棧：

在fork.c文件中的_do_fork函數處下斷點：

切換到Qemu，使用ctrl+Alt+1回到Linux的控制檯，運行ls，這時候shell會建立ls進程，這個時候ddd就會斷下來了：