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1.. highlight:: none2 3.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst4 5:Original: Documentation/dev-tools/gdb-kernel-debugging.rst6:Translator: 高超 gao chao <gaochao49@huawei.com>7 8通过gdb调试内核和模块9=====================10 11Kgdb内核调试器、QEMU等虚拟机管理程序或基于JTAG的硬件接口，支持在运行时使用gdb12调试Linux内核及其模块。Gdb提供了一个强大的python脚本接口，内核也提供了一套13辅助脚本以简化典型的内核调试步骤。本文档为如何启用和使用这些脚本提供了一个简要的教程。14此教程基于QEMU/KVM虚拟机，但文中示例也适用于其他gdb stub。15 16 17环境配置要求18------------19 20- gdb 7.2+ (推荐版本: 7.4+) 且开启python支持 (通常发行版上都已支持)21 22设置23----24 25- 创建一个QEMU/KVM的linux虚拟机（详情请参考 www.linux-kvm.org 和 www.qemu.org ）。26 对于交叉开发，https://landley.net/aboriginal/bin 提供了一些镜像和工具链，27 可以帮助搭建交叉开发环境。28 29- 编译内核时开启CONFIG_GDB_SCRIPTS，关闭CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED。30 如果架构支持CONFIG_FRAME_POINTER，请保持开启。31 32- 在guest环境上安装该内核。如有必要，通过在内核command line中添加“nokaslr”来关闭KASLR。33 此外，QEMU允许通过-kernel、-append、-initrd这些命令行选项直接启动内核。34 但这通常仅在不依赖内核模块时才有效。有关此模式的更多详细信息，请参阅QEMU文档。35 在这种情况下，如果架构支持KASLR，应该在禁用CONFIG_RANDOMIZE_BASE的情况下构建内核。36 37- 构建gdb脚本（适用于内核v5.1版本及以上）38 39 make scripts_gdb40 41- 启用QEMU/KVM的gdb stub，可以通过如下方式实现42 43 - 在VM启动时，通过在QEMU命令行中添加“-s”参数44 45 或46 47 - 在运行时通过从QEMU监视控制台发送“gdbserver”48 49- 切换到/path/to/linux-build(内核源码编译)目录50 51- 启动gdb：gdb vmlinux52 53 注意：某些发行版可能会将gdb脚本的自动加载限制在已知的安全目录中。54 如果gdb报告拒绝加载vmlinux-gdb.py（相关命令找不到），请将::55 56 add-auto-load-safe-path /path/to/linux-build57 58 添加到~/.gdbinit。更多详细信息，请参阅gdb帮助信息。59 60- 连接到已启动的guest环境::61 62 (gdb) target remote :123463 64 65使用Linux提供的gdb脚本的示例66----------------------------67 68- 加载模块（以及主内核）符号::69 70 (gdb) lx-symbols71 loading vmlinux72 scanning for modules in /home/user/linux/build73 loading @0xffffffffa0020000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_tcpudp.ko74 loading @0xffffffffa0016000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_pkttype.ko75 loading @0xffffffffa0002000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_limit.ko76 loading @0xffffffffa00ca000: /home/user/linux/build/net/packet/af_packet.ko77 loading @0xffffffffa003c000: /home/user/linux/build/fs/fuse/fuse.ko78 ...79 loading @0xffffffffa0000000: /home/user/linux/build/drivers/ata/ata_generic.ko80 81- 对一些尚未加载的模块中的函数函数设置断点，例如::82 83 (gdb) b btrfs_init_sysfs84 Function "btrfs_init_sysfs" not defined.85 Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y86 Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending.87 88- 继续执行::89 90 (gdb) c91 92- 加载模块并且能观察到正在加载的符号以及断点命中::93 94 loading @0xffffffffa0034000: /home/user/linux/build/lib/libcrc32c.ko95 loading @0xffffffffa0050000: /home/user/linux/build/lib/lzo/lzo_compress.ko96 loading @0xffffffffa006e000: /home/user/linux/build/lib/zlib_deflate/zlib_deflate.ko97 loading @0xffffffffa01b1000: /home/user/linux/build/fs/btrfs/btrfs.ko98 99 Breakpoint 1, btrfs_init_sysfs () at /home/user/linux/fs/btrfs/sysfs.c:36100 36 btrfs_kset = kset_create_and_add("btrfs", NULL, fs_kobj);101 102- 查看内核的日志缓冲区::103 104 (gdb) lx-dmesg105 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset106 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu107 [ 0.000000] Linux version 3.8.0-rc4-dbg+ (...108 [ 0.000000] Command line: root=/dev/sda2 resume=/dev/sda1 vga=0x314109 [ 0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:110 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009fbff] usable111 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009fc00-0x000000000009ffff] reserved112 ....113 114- 查看当前task struct结构体的字段（仅x86和arm64支持）::115 116 (gdb) p $lx_current().pid117 $1 = 4998118 (gdb) p $lx_current().comm119 $2 = "modprobe\000\000\000\000\000\000\000"120 121- 对当前或指定的CPU使用per-cpu函数::122 123 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues").nr_running124 $3 = 1125 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues", 2).nr_running126 $4 = 0127 128- 使用container_of查看更多hrtimers信息::129 130 (gdb) set $next = $lx_per_cpu("hrtimer_bases").clock_base[0].active.next131 (gdb) p *$container_of($next, "struct hrtimer", "node")132 $5 = {133 node = {134 node = {135 __rb_parent_color = 18446612133355256072,136 rb_right = 0x0 <irq_stack_union>,137 rb_left = 0x0 <irq_stack_union>138 },139 expires = {140 tv64 = 1835268000000141 }142 },143 _softexpires = {144 tv64 = 1835268000000145 },146 function = 0xffffffff81078232 <tick_sched_timer>,147 base = 0xffff88003fd0d6f0,148 state = 1,149 start_pid = 0,150 start_site = 0xffffffff81055c1f <hrtimer_start_range_ns+20>,151 start_comm = "swapper/2\000\000\000\000\000\000"152 }153 154 155命令和辅助调试功能列表156----------------------157 158命令和辅助调试功能可能会随着时间的推移而改进，此文显示的是初始版本的部分示例::159 160 (gdb) apropos lx161 function lx_current -- Return current task162 function lx_module -- Find module by name and return the module variable163 function lx_per_cpu -- Return per-cpu variable164 function lx_task_by_pid -- Find Linux task by PID and return the task_struct variable165 function lx_thread_info -- Calculate Linux thread_info from task variable166 lx-dmesg -- Print Linux kernel log buffer167 lx-lsmod -- List currently loaded modules168 lx-symbols -- (Re-)load symbols of Linux kernel and currently loaded modules169 170可以通过“help <command-name>”或“help function <function-name>”命令171获取指定命令或指定调试功能的更多详细信息。172