使用GDB调试Linux Kernel

本文翻译自“Prepare the environment for developing Linux kernel with qemu”，在原文基础上进行了部分精简和修正。

编译Linux Kernel

• 软件包安装

$ sudo apt install git

$ sudo apt install build-essential kernel-package fakeroot libncurses5-dev libssl-dev ccache flex bison libelf-dev 

• 同步Linux kernel 源代码

$ git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/next/linux-next.git
$ cd linux-next
$ git checkout master
$ git fetch origin
$ git reset --hard remotes/origin/master

• 生成Linux kernel配置

$ make ARCH=x86_64 x86_64_defconfig 

• 使用menuconfig配置GDB debugger选项

$ make ARCH=x86_64 menuconfig

• 进入“Kernel hacking”菜单

• 勾选“Compile the kernel with debug info”

 

•  勾选“Provide GDB scripts for kernel debugging” ，同时保持“Reduce debugging information”不勾选状态，保存并退出。

 

•  编译Linux kernel镜像

$ make -j8

• 安装qemu

$ sudo apt install qemu qemu-system

• 使用qemu-system-x86_64测试生成的Linux kernel镜像，按“Ctrl + c”退出qemu。

$ qemu-system-x86_64 -no-kvm -kernel arch/x86/boot/bzImage -hda /dev/zero -append "root=/dev/zero console=ttyS0" -serial stdio -display none

使用GDB调试Linux Kernel

• 安装GDB

$ sudo apt install gdb

• 在调试模式下启动qemu，其中“-s”选项表示：使用tcp 1234端口；“-S”选项表示只有在GDB连上tcp 1234端口后，CPU才会继续执行。

$ qemu-system-x86_64 -s -S -no-kvm -kernel arch/x86/boot/bzImage -hda /dev/zero -append "root=/dev/zero console=ttyS0 nokaslr" -serial stdio -display none

• 新建terminal并运行GDB

$ cd linux-next
$ gdb vmlinuz

• 在GDB命令中输入“target remote localhost:1234”

(gdb) target remote localhost:1234

• 设置断点为"start_kernel"

(gdb) break start_kernel

• GDB相关命令

’n’ (next)

‘c’ (continue)

使用Buildroot来创建根文件系统

• 使用git同步Buildroot源代码（访问buildroot网站可能需要代理，请根据实际情况自行配置）

$ git clone git://git.buildroot.net/buildroot
$ cd buildroot

• 配置Buildroot

$ make menuconfig

•  将文件系统配置为ext4

“Target Options” → “Target Architecture” → “Filesystem images” → “ext2/3/4 root file system” → “ext4”

 

•  编译Buildroot

$ make -j8

• 使用qemu运行Linux kernel和Buildroot根文件系统（注意buildroot路径）

$ cd linux-next
$ qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage -boot c -m 2049M -hda ../buildroot/output/images/rootfs.ext4 -append "root=/dev/sda rw console=ttyS0,115200 acpi=off nokaslr"-serial stdio -display none

• 登录用户名为root

Welcome to Buildroot
buildroot login:

使用GDB调试带Buildroot根文件系统的Linux Kernel

• 使用qemu启动Linux Kernel和Buildroot根文件系统

$ qemu-system-x86_64 -s -kernel arch/x86/boot/bzImage -boot c -m 2049M -hda ../buildroot/output/images/rootfs.ext2 -append "root=/dev/sda rw console=ttyS0,115200 acpi=off nokaslr" -serial stdio -display none
...
Welcome to Buildroot
buildroot login:

• 新建terminal并运行GDB，并在GDB命令中输入“target remote localhost:1234”连接qemu

$ gdb ./vmlinux
...
(gdb) target remote :1234

总结

使用qemu可以方便地使用GDB调试Linux Kernel。