如何使用cgdb + qemu调试linux内核

前言

Linux 代码庞大而繁杂,光看代码会使人头晕目眩,如果能通过调试工具对其代码执行流程进行调试,则对学习Linux kernel以及解决平时遇到的问题会大有帮助。本文将讲解如何使用cgdb + qemu的方式调试Linux内核代码,所使用的测试机操作系统版本是CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)

1.编译额内核

1) 获取内核代码

内核代码下载地址:[The Linux Kernel Archives] (https://www.kernel.org/),本文以4.9.153版本作为演示. 如下图,点击对应版本的 tarball 链接下载

如何使用cgdb + qemu调试linux内核

下载完成后将tar文件拷贝到测试机/root目录并进行解压。

  1. # cd /root
  2. # tar xf linux-4.9.153.tar.xz

2) 编译出支持调试的内核

配置编译选项

  1. # cd linux-4.9.153
  2. # make menuconfig

定位到Enable loadable module support:

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按空格键去掉选项Module signature verification,防止加载模块时如下报错:
module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel

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定位到Exit按钮,回到上级菜单。

定位到File systems, 按回车键:

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选中EXT4 debugging support 和 JBD2 (ext4) debugging support 两项:

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定位到Exit按钮,回到上级菜单。

定位到Kernel hacking,按回车键:

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定位到Kernel debugging,按空格键选中。

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定位到Compile-time checks and compiler options, 按回车键。

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分别定位到 Compile the kernel with debug info 和 Provide GDB scripts for kernel debugging , 并按空格键选中。

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保存,退出

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如何使用cgdb + qemu调试linux内核

开始编译

  1. make -j 30

-j 30 表示并行编译的CPU核数

2.构建initramfs根文件系统

这里借助Busybox构建极简initramfs提供基本的用户态可执行程序.

1) 编译Busybox

[下载busybox-1.28.0] (https://busybox.net/downloads/busybox-1.28.0.tar.bz2),并拷贝到测试机/root目录下解压。

配置CONFIG_STATIC参数,可编译出静态版Busybox, 使Busybox的可执行文件不依赖动态库,方便构建initramfs

  1. # cd /root/busybox-1.28.0
  2. # make menuconfig

选择Settings, 按回车。

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选择Build static binary (no shared libs), 按回车。

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退出,提示保存,选Yes

开始编译

  1. # yum install glibc-static -y
  2. # gcc --version
  3. gcc (GCC) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-4)
  4. # make -j 30
  5. # make install

2) 创建initramfs

创建initramfs, 其中包含BusyBox可执行程序,必要的设备文件,启动脚本init和需要调试的模块。在init脚本里只挂载了虚拟文件系统procfs和sysfs,没有挂载磁盘根文件系统,所有调试操作都在内存中进行,不会读写磁盘。本例中使用ext4.ko模块作为演示,所以需要将ext4.ko及其依赖模块一起放到initramfs。

  1. # mkdir initramfs
  2. # cd initramfs
  3. # cp ../_install/* -rf ./
  4. # mkdir dev proc sys
  5. # sudo cp -a /dev/{null, console, tty1, tty2, tty3, tty4} dev/
  6. # rm linuxrc
  7. # touch init
  8. # chmod a+x init
  9. # mkdir -p lib/modules/4.9.153/
  10. # cp /root/linux-4.9.153/fs/ext4/ext4.ko lib/modules/4.9.153/
  11. # cp /root/linux-4.9.153/fs/jbd2/jbd2.ko lib/modules/4.9.153/
  12. # cp /root/linux-4.9.153/fs/mbcache.ko lib/modules/4.9.153/
  13. # ls
  14. bin dev init lib proc sbin sys usr

init文件的内容

  1. #!/bin/busybox sh
  2. mount -t proc mone /proc
  3. mount -t sysfs none /sys
  4. mdev -s
  5. exec /sbin/init

打包initramfs:

  1. # find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../initramfs.cpio.gz

3.启动虚拟机

  1. # yum install qemu-system-x86-2.0.0
  2. # cd ..
  3. # pwd
  4. /root/busybox-1.28.0
  5. # qemu-system-x86_64 -s -kernel /root/linux-4.9.153/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd initramfs.cpio.gz -nographic -append "console=ttyS0" -m 1G

qemu-system-x86_64 命令用到的参数说明:

  • -s 是 -gdb tcp::1234 的缩写,表示监听1234端口,在gdb中可以通过 target remote localhost:1234 连接;
  • -kernel 指定编译好的调试版内核;
  • -initrd 指定制作好的initramfs;
  • -nographic 取消图形输出窗口,使QEMU成为简单的命令行程序;
  • -append console=ttyS0 将输出重定向到console,将会显示在标准输出中stdio, 注:这里ttyS0中的S大写;
  • -m 1G 设置虚拟机内存大小。

启动完成后可按回车键进入命令行交互界面

  1. ...
  2. [ 1.645828] Freeing unused kernel memory: 836K
  3. [ 1.659842] Freeing unused kernel memory: 748K
  4. can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory
  5. Please press Enter to activate this console. [ 2.144752] tsc: Refined TSC clocksource calibration: 2194.896 MHz
  6. [ 2.145315] clocksource: tsc: mask: 0xffffffffffffffff max_cycles: 0x1fa35d3c521, max_idle_ns: 440795261667 ns
  7. [ 2.377779] input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/platform/i8042/serio1/input/input3
  8. [ 3.153834] clocksource: Switched to clocksource tsc
  9. / # ls
  10. bin dev init proc root sbin sys usr
  11. / #

4.使用cgdb进行调试

cgdb 是gdb的一个增强版,调试的时候看代码会美观许多。我们将在另外的一个窗口登录测试机,运行cgdb调试内核。

  1. # yum install cgdb -y
  2. # cgdb -v
  3. CGDB 0.6.8
  4. # cd /root/linux-4.9.153
  5. # cgdb vmlinux

在gdb命令行里输入target remote :1234进行远程调试,在函数register_filesystem里设置断点后输入c回车,然后在虚拟机里运行命令modprobe ext4加载ext4文件系统模块即可进入函数register_filesystem命中断点。命中断点后,我们打印fs->name,发现是ext3,这是因为在ext4的模块初始化函数ext4_init_fs里先调用了register_as_ext3();之后又调用了register_as_ext2(); 和 register_filesystem(&ext4_fs_type);

  1. (gdb) target remote :1234
  2. Remote debugging using :1234
  3. native_safe_halt () at ./arch/x86/include/asm/irqflags.h:57
  4. (gdb) b register_filesystem
  5. Breakpoint 1 at 0xffffffff81257dd0: file fs/filesystems.c, line 70.
  6. (gdb) c
  7. Continuing.
  8. Breakpoint 1, register_filesystem (fs=0xffffffffa00a0ac0) at fs/filesystems.c:70
  9. (gdb) p fs->name
  10. $1 = 0xffffffffa0095cc0 "ext3"
  11. (gdb)

如何使用cgdb + qemu调试linux内核

 原文链接:如何使用cgdb + qemu调试linux内核模块_ITPUB博客如何使用cgdb + qemu调试linux内核模块前言Linux 代码庞大而繁杂,光看代码会使人头晕目眩,如果能通过调试工具对其代码执行流程进行调试,则对学习Linux kernel以及解决平时遇到的问题会大有帮助。本文将讲解如何使用cgdb + qemu的方式调试Linux内核代码,所使用的测试机操作系统版本是CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)1.编译ITPUB博客每天千篇余篇博文新资讯,40多万活跃博主,为IT技术人提供全面的IT资讯和交流互动的IT博客平台-中国专业的IT技术ITPUB博客。如何使用cgdb + qemu调试linux内核http://blog.itpub.net/31559758/viewspace-2708765/

 等这段时间忙完了,我再实际弄一个ubuntu的。

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