使用KGDB调试内核 on QEMU(一步一步跟我学)

1: 编译Linux + 1.1: 安装编译工具

请参考其他相关教程，推荐在安装系统的时候就选择上编译器及支持库

1.2: 下载最新内核代码

在下载最新的内核源码, 可以直接使用浏览器下载代码，当然也可以使用命令wget来下载，下载后需使用tar来解压源代码。这里我们选择linux-2.6.34.1来演示。

假设缺省工作目录为/usr/src/work

^? BASH

sudo mkdir -p /usr/src/work
sudo chmod 777 /usr/src/work -R
cd /usr/src/work
wget http:///pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.34.1.tar.bz2
tar -jxvf linux-2.6.34.1.tar.bz2

1.3: 配置内核选择

使能kgdb调试,并使用kgdboc作为与gdb通信模块。

^? BASH

cd linux-2.6.34.1
make defconfig
make menuconfig

需确保如下选项被选中(参考)

^? BASH

General setup ---> [ * ] Prompt for development and/or incomplete code/drivers
Kernel hacking  ---> [ * ] Compile the kernel with debug info
[ * ] Compile the kernel with frame pointers
[ * ] KGDB: kernel debugger --->
< * > KGDB: use kgdb over the serial console

1.4: 编译

^? BASH

make

如果你的机器是多核的，可以使用-j+CPU数来进行并行编译，从而加快编译速度，如：

^? BASH

make -j2

编译完成后，复制bzImage和vmlinux到工作目录下备用

^? BASH

cp arch/x86/boot/bzImage /usr/src/work
cp vmlinux /usr/src/work

2: 制作自己的文件系统 2.1: 下载busybox

去下载一个busybox源码包，并解压。

^? BASH

cd /usr/src/work
wget http:///downloads/busybox-1.17.0.tar.bz2
tar -jxvf busybox-1.17.0.tar.bz2
cd busybox-1.17.0

2.2: 编译busybox

^? BASH

make menuconfig  
Busybox Settings  ---> Build Options  ---> [ * ] Build BusyBox as a static binary (no shared libs) Installation Options  ---> [ * ] Don't use /usr
 Miscellaneous Utilities ---> [ ] flashcp
 [ ] flash_lock
[ ] flash_unlock
[ ] flash_eraseall   注:[ ] 表示不选择

保存配置文件后开始编译和安装

^? MAKE

make make install

此时在当前目录下生成了一个_install目录，里面就是busybox的执行文件

2.3: 制作文件系统

使用如下命令来创建一个虚拟文件系统磁盘文件，

在当前目录下创建一个名为busybox.img,大小为100M的文件，并将其格式化为ext3的文件系统

^? BUSYBOX

cd /usr/src/work dd if=/dev/zero of=./busybox.img bs=1M count=100 mkfs.ext3 busybox.img

将这个虚拟磁盘文件到本地系统中，这样我们可以像访问本地文件一样访问它，
并将生成好的busybox的文件拷贝到这个文件里。

^? MOUNT

sudo mkdir /mnt/disk sudo mount -o loop /usr/src/work/busybox.img /mnt/disk
sudo cp -rf /usr/src/work/busybox-1.17.0/_install/* /mnt/disk

^? MOUNT

创建必须的文件系统目录
cd /mnt/disk/
sudo mkdir dev sys proc etc lib mnt  
使用busybox默认的设置文件
sudo cp -a /usr/src/work/busybox-1.17.0/examples/bootfloppy/etc/* /mnt/disk/etc
sudo vi /mnt/disk/etc/init.d/rcS 
 将下面内容拷贝到rcS里:  
#! /bin/sh /bin/mount -a /bin/mount -t  sysfs sysfs /sys
 /bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
#动态添加虚拟机环境中的设备 /
sbin/mdev -s

做完上面对工作后，我们就可以卸载虚拟磁盘文件了。

^? UNMOUNT

cd /usr/src/work sudo umount /mnt/disk

3: 安装qemu

^? BASH

Ubuntu/Debian: sudo apt-get install qemu  
Fedora: sudo yum install qemu

4: 使用qemu运行自己编译的内核

^? QEMU

qemu -kernel /usr/src/work/bzImage -append "root=/dev/hda" -boot c -hda /usr/src/work/busybox.img -k en-us   note: 如果你的硬盘是sata接口的，你也许需要将上面的 "root=/dev/hda" 替换为 "root=/dev/sda".

如果顺利的话，自己编译的内核+文件系统就会在那qemu黑乎乎的窗口里展现出来，
给自己倒杯水，庆祝下吧！

5: gdb + kgdb 调试内核

使能kgdb可以在内核启动时增加使能参数，也可以在内核启动后echo kgdboc模块的参数来达到目的，这里我们采取在内核启动时增加启动参数(kgdboc=ttyS0,115200 kgdbwait)的方式：

^? QEMU

qemu -kernel /usr/src/work/bzImage -append "root=/dev/hda kgdboc=ttyS0,115200 kgdbwait" -boot c -hda /usr/src/work/busybox.img -k en-us -serial tcp::4321,server

这时，运行qemu的终端将提示等待远程连接到本地端口4321：
QEMU waiting for connection on: tcp:0.0.0.0:4321,server

这时使用另外一个控制台执行：

^? GDB

gdb /usr/src/work/vmlinux (gdb) target remote localhost:4321

然后qemu就可以继续正常运行下去，最后停止内核，并显示如下信息:
kgdb: Waiting for connection from remote gdb…

这时gdb这边就可以看到如下的提示：

^? GDB

(gdb) target remote localhost:4321
 Remote debugging using localhost:4321 kgdb_breakpoint () at kernel/debug/debug_core.c:983 983 wmb(); /* Sync point after breakpoint */ (gdb)

开始你的内核之旅吧～～～

如果gdb提示如下信息：
warning: Invalid remote reply:
可以使用Ctrl+C来终止当前gdb的操作，再次使用下面命令重新连接一次kgdb即可：
(gdb) target remote localhost:4321

6: gdb + kgdb 调试内核操作示例

待完善…

7: 引用/扩展阅读:

1： 使用 KGDB 调试 Linux 内核（on qemu）
该文章对qemu和kgdb的一些参数介绍得非常详细，本文的4和5章节都是参考它写的，强烈推荐大家看看。
2： setting up kgdb using kvmqemu
该文章也是关于qemu和kgdb，不过它介绍qemu如何联网等内容。PS：和上面的文章不同的是，它将qemu的虚拟串口导向到本地的一个”pty”设备上，
而前面我们是导向到一个socket端口上. qemu -serial参数介绍如下:

^? QEMU

-serial dev Redirect the virtual serial port to host character device dev. The default device is "vc" in graphical mode and "stdio" in non graphical mode. This option can be used several times to simulate up to 4 serials ports.

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