Linux内核驱动开发之KGDB单步调试内核(kgdboc方式)

 如何单步源码级调试Linux内核一直困扰着linux驱动开发人员，内核有其代码量大、逻辑复杂、与硬件交互的特性。因此，有着不同于应用程序的调试方法，据统计Linux内核开发者使用最普遍的调试方法是printk方法，而其他的方法大多是在特殊情况下才会使用。本文介绍的Kgdb调试方法是一种源码级的Linux内核调试器。使用Kgdb调试内核时，需要结合gdb一起使用，使用他们可以对内核进行单步调试，设置断点，观察变量、寄存器的值等。然而也有其限制条件，本文仅简单介绍使用串口的Kgbd的流程(kgdboc方式),除此之外还网卡方式即kdgboe方式，Kgdb调试原理及kgdboe方式配置请参阅博文《Linux内核驱动开发之KGDB原理介绍及kgdboe方式配置》。

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     关键步骤：

一、配置Linux内核，使其支持KGDB。

    依次进行如下配置：

    $make menuconfig（下面配置为必须进行的）           

1. Kernel hacking--->  
2.        -*- Magic SysRq key  
3.        [*] Kernel debugging  
4.        [*] Compile the kernel with debug info  
5.        [*] KGDB: kernel debugging with remote gdb --->  
6.               <*> KGDB: use kgdb over the serial console  

         配置成功后进行Linux内核的编译。make uImage并生成uImage拷贝到nfs/tftp服务器，等待u-boot下载内核或者直接烧到flash从flash上启动。

二、修改u-boot的启动参数bootargs以支持kgdb调试：

          setenv bootargs 'console=ttyS0,115200n8 kgdboc=ttyS0,115200 kgdbwait …… nfsroot=……'

         主要增加以上红色字体部分，指定kgdb使用开发板上的哪个串口，注意这里是串口名而不是设备文件/dev/ttyS0。

三、配置虚拟机与PC机的串口映射。比如博主的Vmware虚拟机使用usb转串口到linux下串口设备名为/dev/ttyS1(将在第五步使用)。可以通过mincom进行实际测试。

四、在虚拟机linux系统下使用minicom启动开发板的内核：方法如下：

                     tftp进行下载内核                  

1. OMAP3_EVM # tftp  
2. smc911x: detected LAN9220 controller  
3. smc911x: phy initialized  #by guoqingbo  
4. smc911x: MAC 02:01:05:96:02:01  
5. Using smsc911x-0 device  
6. TFTP from server 192.168.1.93; our IP address is 192.168.1.94  
7. Filename 'uImage'.  
8. Load address: 0x82000000  
9. Loading: #################################################################   
10.          #################################################################  
11.          #################################################################  
12.          #################################################################  
13.          #################################################################  
14.          #################################################################  
15.          #################################################################  
16.          ##########################  
17. done  
18. Bytes transferred = 2459200 (258640 hex)  

 使用bootm启动linux后会在下面输出信息处停下（要注意的是完成此步骤后务必要手工关闭该minicom会话，因为gdb远程连接时也需要此串口）等待gdb的连接：        

1. Serial: 8250/16550 driver, 4 ports, IRQ sharing enabled  
2. serial8250.0: ttyS0 at MMIO 0x4806a000 (irq = 72) is a ST16654  
3. console [ttyS0] enabled  #by guoingbo  
4. serial8250.1: ttyS1 at MMIO 0x4806c000 (irq = 73) is a ST16654  
5. serial8250.2: ttyS2 at MMIO 0x49020000 (irq = 74) is a ST16654  
6. kgdb: Registered I/O driver kgdboc.  
7. kgdb: Waiting for connection from remote gdb...  

截图来说明一下：

五、使用gdb调试vmlinux文件。使用前述博文《在ubuntu10.04成功移植gdbserver及gdbserver使用介绍(用于CCSV5.2远程调试ARM CORTEX-A8程序)》移植的 arm-none-linux-gnueabi-gdb进行调试内核文件vmlinux。方法如下：

             在linux内核源码根目录下创建一个.gdbinit文件，其内容为：            

1. set remotebaud 115200  
2. target remote /dev/ttyS1  

           然后同样在Linux内核源码目录下运行如下命令：

             arm-none-linux-gnueabi-gdb ./vmlinux

           不出意外的会有如下信息输出则说明已经连接成功，可以像gdb调试应用程序一样调试linux内核了。      

1. Reading symbols from /home/ss/develop_environment/v2/sys/dvsdk/ti-dvsdk_dm3730-evm_4_02_00_06/psp/linux-2.6.32-psp03.00.01.06.sdk/vmlinux...done.  
2. During symbol reading, DW_AT_name missing from DW_TAG_base_type.  
3. During symbol reading, unsupported tag: 'DW_TAG_const_type'.  
4. During symbol reading, Child DIE 0x408b33 and its abstract origin 0x4085ee have different parents.  
5. During symbol reading, DW_AT_type missing from DW_TAG_subrange_type.  
6. kgdb_breakpoint () at kernel/kgdb.c:1744  
7. 1744            arch_kgdb_breakpoint();  
8. (gdb)   

截图：

六、若用DDD图形界面调试：前四个步骤相同，只需第五步中的命令换成

   ddd --debugger arm-none-linux-gnueabi-gdb ./vmlinux  命令即可。

                                                           DDD调试内核的界面