Linux系统内核分析 使用GDB和QEMU来调试

来源：赛迪网    作者：kid

在对Linux内核分析的过程中，可以使用QEMU和GDB来进行调试。QEMU和GDB虽然能够实现源代码级的内核调试，但是还存在一个问题，就是当Linux内核允许中断时，单步命令（n与s）会进入时钟中断。通过浏览QEMU的源代码，大体把原因找了出来。单步命令（n与s）在gdb远程调试通讯协议中是s（参看info gdb），qemu的gdb stub在受到s命令后将虚拟CPU进入单步状态，但是在接收到s命令前，qemu的虚拟CPU是停止的（在等待gdb的命令）。这个时候，虚拟时钟计时并没有停止，所以，很可能在qemu的虚拟CPU还没开始的时候就需要触发时钟中断了，但是虚拟CPU还在停止状态，中断无法触发。接收到s命令后，虚拟 CPU开始执行指令。如果内核允许中断，虚拟时钟就将触发中断，所以s命令执行一条指令后停止在时钟中断处理程序的开始处，而不是希望的函数中下一条指令处。

解决这个问题，需要修改gdb远程调试内核时单步命令的语义。

1.在gdb上修改。在处理用户的n与s命令时不是发送协议中的s命令，而是分两步。首先确定下一条指令的开始位置（或者下一行源程序对应的指令的开始位置）。对于有些RISC机器机器指令固定为某个长度，那么确定这个位置比较简单，但是对于像x86这样的变长指令的体系结构就需要稍微麻烦一点（需要确定当前指令的长度等）。然后假如第一步确定的地址是naddr。现在像处理用户的 tbreak *naddr一样处理就可以了，接着发送继续运行命令c就可以了。

2.在qemu的gdb stub上修改协议命令s的处理方法。接收到s命令后不是让虚拟CPU进入单步执行状态，而是确定在没有中断的情况下，下一条指令的位置（注意对于当前是跳转指令的情况处理比较复杂），然后在这个位置设置临时断点，在虚拟CPU到达这个断点进入gdb stub后立即将其取消。