构建调试Linux内核网络代码的环境MenuOS系统——网络程序设计课第三次作业

此次实验主要是构建MenuOS，并将之前使用过的通信程序集成到其中，并构建gdb环境。大致的步骤为：

　　1.下载后编译linux 5.0.1内核

　　2.准备qemu模拟器

　　3.制作根文件系统，构造MenuOS并装载进qemu

　　4.将通信程序集成进MenuOS，测试其网络环境

　　5.构建gdb环境

　　实验环境：64位ubuntu版本： 16.04.3  内核版本：4.15.0

 

下面依次展开:

一、下载linux 5.0.1内核源代码并编译

　　首先，在用户根目录下建立新目录命名为kerneldir

　　其次，进入kerneldir目录下，使用wget命令下载linux内核源码

　　然后，两次解压.tar.xz文件

mkdir kerneldir
cd LinuxKernel
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.0.1.tar.xz 
xz -d linux-5.0.1.tar.xz
tar -xvf linux-5.0.1.tar

　　接下来，进行内核代码的编译

　　首先，安装内核编译工具并生成64位的配置文件

sudo apt install build-essential flex bison libssl-dev libelf-dev libncurses-dev
make x86_64_defconfig  #生成64位x86的配置文件

　　下面进行配置编译内核：（在linux-5.0.1目录下）

make menuconfig

　　执行完该命令后会进入图形化界面，在此界面中完成配置，具体如下：

　　Kernel hacking >Compile-time checks and compiler options>Compile the kernel with debug info 输入y。 完成后在下方选择save ，然后一步步退出

　　还是在linux-5.0.1目录下，输入并执行make命令进行编译。

　

二、准备qemu模拟器，并将内核装载进qemu

　　首先，安装qemu模拟器

sudo apt install qemu

　　然后，git clone老师所给出的MenuOS文件。这里，附加一点。在使用git clone时速度很慢，而且经常断流。修改dns后也未有改善。这里提供一种亲测可行的办法：使用国内的网站“码云”做中转站，将老师所给的github的仓库导入到码云，然后修改git clone后

的地址为码云的地址。具体操作如下：

　　1.登入码云，点击网页右上角+号>新建仓库后进入如下界面，选择公开 和 导入已有仓库，已有仓库地址填写老师所给的地址后完成创建，等待仓库的复制导入。

 

 

　　2.在键入git clone命令来获取MenuOS的文件时，将路径改为你刚刚创建的路径，如git clone https://gitee.com/dexttter/xxxxx.git（仅做举例，并没有这个项目）

 　  其次，创建rootfs目录，作为MenuOS的根目录。目录树的结构因人而异，只不过要记得修改Makefile文件中的相关路径。建议路径为:rootfs和menu都位于kerneldir目录下，是并列关系，这样在后面的makefile文件中就不用修改路径关系了，只需要

修改内核版本。

sudo apt-get install libc6-dev-i386  #安装libc6-dev-i386
sudo ln -s /usr/bin/qemu-system-x86_64  /usr/bin/qemu #建立一个软链接 之后可以直接执行qemu

　　修改menu下的makefile文件，将linux内核版本改为5.0.1。

　　修改完成后，

make rootfs  #初始化根目录

 

　　

 　　到这里，我们完成了对MenuOS的装载

 

三、将通信程序集成进MenuOS中以测试其网络环境

　　首先，在kerneldir目录下，git clone linuxnet项目（这里也是使用码云作为中转，和上面一样）　　　

cd ~/kerneldir/linuxnet/lab2
make

　　make lab2后进入menu目录，将lab2中的replyhi集成进MenuOS

make rootfs

　　同理，将lab3集成进MenuOS。注意，这里需要修改lab3中的linux内核版本为5.0.1。完成后键入并执行make rootfs命令

 

 　　我们可以看到，replyhi和hello都已经集成进了MenuOS中，输入并执行replyhi命令后输入hello，收到hi回复。到这里完成了对menuos网络环境的测试，没有问题。

　　

 　　值得一提的是，这里将lab3集成进MenuOS只是暂时的，而lab2却是真正的嵌入了menuos中，因为在lab2的makefile文件中我们可以看到:

　　

 　　make的过程是将lab_2下test_reply.c文件拷贝并覆盖了menu目录下的test.c文件，将syswrapper.h文件拷贝到了menu目录下，这对menu的源码做出了直接的修改，所以“永久性”地修改了menuos，即将replyhi集成到了menuos中

　　而lab3的make过程却并非如此，因此如果我们想将lab3的内容”永久性“地集成进menuos，要么修改lab3的makefile文件，要么手动地将lab3的C代码源文件导入menuos中。这里，我选用了后者——即直接将lab3中的main.c文件拷贝进menu目录下并覆盖（

　　注意：menuos下源码为test.c文件，所以我们把lab3的main.c搬过来后也要修改为同名文件test.c）。

　　这样，在以后我们用qemu启动menuos时，都会保证replyhi和hello命令都已经集成进了menuos，如下图所示：

　　

 

四、构建gdb环境

　　

qemu -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -s -S #老师所给出的指令在进行跟踪时，输入continue命令时会出现无反应的现象，参考前面同学的博客，在命令中添加

-append  nokaslr 可以正确调试内核，亲测可行

qemu -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append  nokaslr -s -S

　　执行完上述命令，将启动gdb server，qemu会黑屏

　　此时打开一个新的终端以连接到gdb server：

gdb
file ~/kerneldir/linux-5.0.1/vmlinux   #在gdb界面中targe remote之前加载符号表
break start_kernel  #断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后
target remote:1234 #建立gdb和gdbserver之间的连接,按c 让qemu上的Linux继续运行
c #按c 让qemu上的Linux继续运行
list #输入list指令可以查看断点处的代码

　　

 

 　　运行结果如上图所示，ok，已经完成gdb环境的构建,并且追踪到了start_kernel内核函数。