Linux 内核调试

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WSL Ubuntu

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一、WSL
二、QEMU
- 1、安装
- 2、退出
三、构建根文件系统
- 1、下载 BusyBox
- 2、编译
- 3、构建
- - 文件目录：
  - Makefile
  - init
四、内核编译
- 1、下载
- 2、构建
五、调试
- 1、GDB 命令调试
- 2、VSCode 调试
- - （1）解决代码报红
  - （2）launch.json

一、WSL

# 查看系统状态
wsl -l -v
# 关闭系统
wsl --shutdown Ubuntu-18.04
# 导出当前Linux的镜像
wsl --export Ubuntu-18.04 D:\wsl-ubuntu\Ubuntu-18.04.tar
# 注销当前的系统
wsl --unregister Ubuntu-18.04
# 从镜像重新导入系统
wsl --import Ubuntu-18.04 D:\wsl-ubuntu\Ubuntu-18.04 D:\wsl-ubuntu\Ubuntu-18.04.tar 

# 设置默认登录用户
C:\Users\<user name>\AppData\Local\Microsoft\WindowsApps\ubuntu1804.exe config --default-user xiaoming

二、QEMU

1、安装

sudo apt install qemu-system-arm qemu-system-x86

2、退出

先按 Ctrl + A ，再按 X

三、构建根文件系统

1、下载 BusyBox

BusyBox 官网下载

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2、编译

make menuconfig
# 配置选择：
# settings => Build Options => Build static binary (no shared libs) 

make -j12
make install

# 安装的文件在当前 _install 下

BusyBox编译时出错

3、构建

文件目录：

# 制作RamFs（RootFs文件夹，主要为busybox和init文件）
├── bzImage
├── initramfs.img
├── Makefile
└── rootfs
    ├── bin
    ├── init
    ├── linuxrc -> bin/busybox
    ├── sbin
    └── usr

Makefile

bzImagePath=/home/liuqz/work/linux/linux-6.12.7/arch/x86/boot

image:
        cp ${bzImagePath}/bzImage ./

ramfs:
        cd ./rootfs && find . -print0 | cpio -ov --null --format=newc | gzip -9 > ../initramfs.img

run:
        qemu-system-x86_64 \
                -kernel ${bzImagePath}/bzImage \
                -initrd initramfs.img \
                -m 1G \
                -nographic \
                -append "earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0 nokaslr"

debug:
        qemu-system-x86_64 \
                -kernel ${bzImagePath}/bzImage \
                -initrd initramfs.img -m 1G -nographic \
                -S -s \
                -append "earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0 nokaslr"

# -gdb tcp::9000 # 指定 gdb 服务端点号
# -S 在开始时阻塞 CPU 运行
# -s 开启 GDB 服务，端口 1234
# nokaslr 4.x 以后版本禁止内核地址空间布局随机

init

#!/bin/busybox sh

/bin/busybox echo "Hello Linux"

/bin/mount -t proc none /proc


/bin/mknod /dev/tty2 c 4 2
/bin/mknod /dev/tty3 c 4 3
/bin/mknod /dev/tty4 c 4 4

/bin/busybox sh

四、内核编译

1、下载

Linux kernel 官网
如何下载Linux Kernel历史版本

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2、构建

# make help
# sudo apt install flex bison
make x86_64_defconfig
make menuconfig
# 优化可选
# Device Drivers => Sound card support
Kernel hacking => Compile-time checks and compiler options => 
	=> Debug information => Rely on the toolchain's implicit default DWARF version
Kernel hacking => printk and dmesg options => Default console loglevel => 15

# sudo apt-get install libelf-dev
make -j12

编译后文件 System.map 和 vmlinux 。
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五、调试

1、GDB 命令调试

# 启动内核
make debug

#调试内核
gdb vmlinux   # 根下的vmlinux
# 连接远端gdb端口
target remote :1234
# 设置断点
break start_kernel # 可通过System.map查看断点地址和信息
continue

GDB常用命令

命令	含义
r	重新执行
q	退出gdb
n	下一步
c	继续执行
b 普通断点	打断点【普通断点】b file.c :行号【条件断点】b file.c : 行号 if num == 2 【查看断点】info b 【删除断点】del 2 【禁用/启用】disable / enable 2
watch 观察断点	【监控num】watch num 当被监控变量/表达式的值发生改变时，程序停止运行【查看观察断点】info watchpoints 监控局部变量num：一旦num失效，则监控操作也随即失效。监控指针变量p: watch p表示监控p所指数据的变化情况；watch p表示监控p指针本身是否改变指向。监控数组a[10]中的元素：watch a表示只要数组a中元素发生改变，程序就会停止执行。
catch 捕捉断点
bt	查看函数调用堆栈信息，用于发生段错误时，追踪错误
display	【频繁查看变量】display num 程序每暂停一次（遇断点或单步调试），自动打印变量num值【禁用/启用】disable / enable display num
list	默认显示当前行的上5行和下5行的源代码

2、VSCode 调试

（1）解决代码报红

生成 compile_commands.json

# 生成 compile_commands.json
./scripts/clang-tools/gen_compile_commands.py

配置 c_cpp_properties.json
.vscode 下 c_cpp_properties.json 可以使用 CTRL + SHIFT + P 选择 C/C++: Edit Configurations，创建 c_cpp_properties.json 文件。

// c_cpp_properties.json
{
    "configurations": [
        {
            "name": "Linux",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**"
            ],
            "defines": [],
            "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
            "cStandard": "c17",
            "cppStandard": "c++14",
            "intelliSenseMode": "linux-clang-x64",
            "compileCommands": "${workspaceFolder}/compile_commands.json"
        }
    ],
    "version": 4
}

（2）launch.json

.vscode 下 launch.json ，配置调试信息。

// launch.json
{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "gdb debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            // "miDebuggerServerAddress": "172.18.25.30:1234",
            "miDebuggerServerAddress": "127.0.0.1:1234",
            "program": "${workspaceRoot}/vmlinux",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "logging": {
                "engineLogging": false
            },
            "MIMode": "gdb"
        }
    ]
}