如何使用GDB和QEMU调试Linux内核？

时间：2012-07-10 06:50:10

标签： linux linux-kernel gdb qemu

我是内核开发的新手，我想知道如何使用QEMU和gdb运行/调试linux内核。我实际上正在阅读Robert Love的书，但不幸的是它无法帮助读者如何安装适当的工具来运行或调试内核......所以我所做的就是遵循本教程http://opensourceforu.efytimes.com/2011/02/kernel-development-debugging-using-eclipse/。我正在使用eclipse作为IDE在内核上开发，但我想首先让它在QEMU / gdb下运行。所以我到目前为止所做的是：

1）用：

编译内核 
make defconfig (then setting the CONFIG_DEBUG_INFO=y in the .config)
make -j4

2）编译完成后，我使用以下命令运行Qemu：

qemu-system-x86_64 -s -S /dev/zero -kernel /arch/x86/boot/bzImage

以“已停止”状态启动内核

3）因此我必须使用gdb，我尝试以下命令：

gdb ./vmlinux

正确运行但是......现在我不知道该怎么办...我知道我必须在端口1234（Qemu使用的默认端口）上使用远程调试，使用vmlinux作为符号用于调试的表文件。

所以我的问题是：我应该怎样做才能在Qemu上运行内核，将调试器附加到它上面，从而让它们协同工作，让内核开发更轻松。

6 个答案:

答案 0 :(得分：28)

我试试：

(gdb) target remote localhost:1234
(gdb) continue

使用'-s'选项使qemu侦听端口tcp :: 1234，如果你在同一台机器上，你可以连接到localhost：1234。 Qemu的'-S'选项使Qemu停止执行，直到你给出continue命令。

最好的办法可能是看看一个体面的GDB教程，以便与你正在做的事情相处。 This one看起来很不错。

答案 1 :(得分：21)

在Ubuntu 16.10主机上测试的逐步程序

为了快速入门，我在https://github.com/cirosantilli/linux-kernel-module-cheat/blob/c7bbc6029af7f4fab0a23a380d1607df0b2a3701/gdb-step-debugging.md制作了一个最小的全自动QEMU + Buildroot示例。主要步骤如下所示。

首先获取根文件系统rootfs.cpio.gz。如果您需要，请考虑：

然后在Linux内核上：

git checkout v4.15
make mrproper
make x86_64_defconfig
cat <<EOF >.config-fragment
CONFIG_DEBUG_INFO=y
CONFIG_DEBUG_KERNEL=y
CONFIG_GDB_SCRIPTS=y
EOF
./scripts/kconfig/merge_config.sh .config .config-fragment
make -j"$(nproc)"
qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage \
                   -initrd rootfs.cpio.gz -S -s \
                   -append nokaslr

在另一个终端上，从Linux内核树内部开始，假设您要从start_kernel开始调试：

gdb \
    -ex "add-auto-load-safe-path $(pwd)" \
    -ex "file vmlinux" \
    -ex 'set arch i386:x86-64:intel' \
    -ex 'target remote localhost:1234' \
    -ex 'break start_kernel' \
    -ex 'continue' \
    -ex 'disconnect' \
    -ex 'set arch i386:x86-64' \
    -ex 'target remote localhost:1234'

我们完成了!!

对于内核模块，请参阅：How to debug Linux kernel modules with QEMU?

对于Ubuntu 14.04，GDB 7.7.1，hbreak是必需的，break软件断点被忽略。 16.10不再是这种情况了。另见：https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/qemu-kvm/+bug/901944

凌乱的disconnect以及之后发生的事情是解决错误：

Remote 'g' packet reply is too long: 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

相关主题：

已知限制：

  • Linux内核不支持{并且甚至在没有补丁的情况下编译而不支持-O0：How to de-optimize the Linux kernel to and compile it with -O0?
  • 即使在max-completions修复之后，GDB 7.11也会在某些类型的标签页上完成记忆：Tab completion interrupt for large binaries可能是某个角落的情况，该修补程序中没有涉及。所以ulimit -Sv 500000在调试之前是一个明智的动作。当我选中file<tab> filename sys_execve import java.util.Scanner; public class Mari_WS15IsDateEarlier { public static void main (String[] args) { //initial variables, asks for variable input and determines month/day/year Scanner dateInput = new Scanner(System.in); String answr; //splits string input into month, day and year System.out.println("Enter a month, day, and year(separate with a slash) :"); String date1 = dateInput.next(); String[] splitStrings = date1.split("/"); String month1 = splitStrings[0]; String day1 = splitStrings[1]; String year1 = splitStrings[2]; System.out.println("Enter another month, day, and year (separate with a slash) :"); String date2 = dateInput.next(); String[] splitStrings2 = date1.split("/"); String month2 = splitStrings[0]; String day2 = splitStrings[1]; String year2 = splitStrings[2]; //turns string into integer for testing (greater than/less than) int mn1 = Integer.parseInt(month1); int mn2 = Integer.parseInt(month2); int dy1 = Integer.parseInt(day1); int dy2 = Integer.parseInt(day2); int yr1 = Integer.parseInt(year1); int yr2 = Integer.parseInt(year2); //Determine if the set of variables is a geometric sequence if (yr1 < yr2) { answr = "true"; } else if ((yr1 == yr2)&&(mn1 < mn2)) { answr = "true"; } else if ((mn1 == mn2)&&(dy1 < dy2)) { answr = "true"; } else if (dy1 == dy2) { answr = "ERROR: Dates are identical."; } else { answr = "false"; } //Prints out the answer System.out.println(answr); 参数时，我会明确地将其展开，如：https://stackoverflow.com/a/42290593/895245

另见：

答案 2 :(得分：3)

BjoernID的答案并不适合我。在第一次继续之后，没有达到断点并且在中断时，我会看到如下行：

0x0000000000000000 in ?? ()
(gdb) break rapl_pmu_init
Breakpoint 1 at 0xffffffff816631e7
(gdb) c
Continuing.
^CRemote 'g' packet reply is too long: 08793000000000002988d582000000002019[..]

我想这与不同的CPU模式有关（当Linux启动时，BIOS中的实模式与长模式相比）。无论如何，解决方案是首先运行QEMU而不等待（即没有-S）：

qemu-system-x86_64 -enable-kvm -kernel arch/x86/boot/bzImage -cpu SandyBridge -s

在我的情况下，我需要在启动过程中打破一些东西，所以在几分钟之后，我运行了gdb命令。如果你有更多的时间（例如你需要调试手动加载的模块），那么时间并不重要。

gdb允许您指定启动时应运行的命令。这使自动化更容易一些。要连接到QEMU（现在应该已经启动），打破一个函数并继续执行，使用：

gdb -ex 'target remote localhost:1234' -ex 'break rapl_pmu_init' -ex c ./vmlinux

答案 3 :(得分：2)

当你尝试使用gdb启动vmlinux exe时，gdb上的第一件事就是发出cmds：

（gdb）target remote localhost：1234

（gdb）break start_kernel

（继续）

这将在start_kernel中破坏内核。

答案 4 :(得分：1)

对我来说，调试内核的最佳解决方案是使用Eclipse环境中的gdb。您应该在远程调试部分为gdb设置适当的端口（必须与您在qemu启动字符串中指定的端口相同）。这是手册： http://www.sw-at.com/blog/2011/02/11/linux-kernel-development-and-debugging-using-eclipse-cdt/

答案 5 :(得分：0)

在Linux系统上，vmlinux是一个静态链接的可执行文件，其中包含 Linux内核采用Linux支持的一种目标文件格式，其中 包括ELF，COFF和a.out。内核可能需要vmlinux文件 调试，符号表生成或其他操作，但必须进行 在通过添加多重引导用作操作系统内核之前可引导 标头，引导程序和设置例程。

此初始根文件系统的映像必须存储在可访问的位置 由Linux引导程序加载到计算机的引导固件。这可以是 根文件系统本身，光盘上的启动映像，磁盘上的小分区 本地磁盘（引导参数，通常使用ext4或FAT文件系统），或 TFTP服务器（在可以从以太网启动的系统上）。

  1. 编译linux内核

    应用此系列文章构建内核，并启用 CONFIG_DEBUG_INFO （但请关闭CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED）

  2. 安装GDB和Qemu 

    sudo pacman -S gdb qemu

  3. 创建initramfs 

    #!/bin/bash

# Os     : Arch Linux
# Kernel : 5.0.3

INIT_DIR=$(pwd)
BBOX_URL="https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.1.tar.bz2"
BBOX_FILENAME=$(basename ${BBOX_URL})
BBOX_DIRNAME=$(basename ${BBOX_FILENAME} ".tar.bz2")
RAM_FILENAME="${INIT_DIR}/initramfs.cpio.gz"

function download_busybox {
    wget -c ${BBOX_URL} 2>/dev/null
}

function compile_busybox {
    tar xvf ${BBOX_FILENAME} && cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    echo "[*] Settings > Build options > Build static binary (no shared libs)"
    echo "[!] Please enter to continue"
    read tmpvar
    make menuconfig && make -j2 && make install
}

function config_busybox {
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    rm -rf initramfs/ && cp -rf _install/ initramfs/
    rm -f initramfs/linuxrc
    mkdir -p initramfs/{dev,proc,sys}
    sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} initramfs/dev/

cat > "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/init" << EOF
#!/bin/busybox sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys

exec /sbin/init
EOF

    chmod a+x initramfs/init
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/"
    find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > "${RAM_FILENAME}"
    echo "[*] output: ${RAM_FILENAME}"

}

download_busybox
compile_busybox
config_busybox

  4. 使用Qemu启动Linux内核

    #!/bin/bash

KER_FILENAME="/home/debug/Projects/kernelbuild/linux-5.0.3/arch/x86/boot/bzImage"
RAM_FILENAME="/home/debug/Projects/kerneldebug/initramfs.cpio.gz"

qemu-system-x86_64 -s -kernel "${KER_FILENAME}" -initrd "${RAM_FILENAME}" -nographic -append "console=ttyS0"

    $ ./qemuboot_vmlinux.sh
SeaBIOS (version 1.12.0-20181126_142135-anatol)


iPXE (http://ipxe.org) 00:03.0 C980 PCI2.10 PnP PMM+07F92120+07EF2120 C980


Booting from ROM...
Probing EDD (edd=off to disable)... o
[    0.019814] Spectre V2 : Spectre mitigation: LFENCE not serializing, switching to generic retpoline
can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory

Please press Enter to activate this console.
/ #  uname -a
Linux archlinux 5.0.3 #2 SMP PREEMPT Mon Mar 25 10:27:13 CST 2019 x86_64 GNU/Linux
/ #

  5. 使用GDB调试Linux内核

    ~/Projects/kernelbuild/linux-5.0.3 ➭ gdb vmlinux
...
(gdb) target remote localhost:1234
Remote debugging using localhost:1234
0xffffffff89a4b852 in ?? ()
(gdb) break start_kernel
Breakpoint 1 at 0xffffffff826ccc08
(gdb)
Display all 190 possibilities? (y or n)
(gdb) info functions
All defined functions:

Non-debugging symbols:
0xffffffff81000000  _stext
0xffffffff81000000  _text
0xffffffff81000000  startup_64
0xffffffff81000030  secondary_startup_64
0xffffffff810000e0  verify_cpu
0xffffffff810001e0  start_cpu0
0xffffffff810001f0  __startup_64
0xffffffff81000410  pvh_start_xen
0xffffffff81001000  hypercall_page
0xffffffff81001000  xen_hypercall_set_trap_table
0xffffffff81001020  xen_hypercall_mmu_update
0xffffffff81001040  xen_hypercall_set_gdt
0xffffffff81001060  xen_hypercall_stack_switch
0xffffffff81001080  xen_hypercall_set_callbacks
0xffffffff810010a0  xen_hypercall_fpu_taskswitch
0xffffffff810010c0  xen_hypercall_sched_op_compat
0xffffffff810010e0  xen_hypercall_platform_op
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