如何使用GDB和QEMU调试Linux内核？

我是内核开发新手，我想知道如何使用QEMU和gdb运行/调试linux内核。我正在读罗伯特·洛夫的书，但不幸的是，这本书对读者如何安装合适的工具来运行或调试内核没有帮助。。。所以我所做的就是遵循这个教程。我使用eclipse作为IDE在内核上开发，但我想首先让它在QEMU/gdb下工作。到目前为止，我所做的是：

1） 要使用以下命令编译内核：

make defconfig (then setting the CONFIG_DEBUG_INFO=y in the .config)
make -j4

2） 编译完成后，我使用以下命令运行Qemu：

qemu-system-x86_64 -s -S /dev/zero -kernel /arch/x86/boot/bzImage

它以“停止”状态启动内核

3） 因此，我必须使用gdb，我尝试以下命令：

gdb ./vmlinux

正确运行它，但是。。。现在我不知道该怎么办。。。我知道我必须在端口1234（Qemu使用的默认端口）上使用远程调试，使用vmlinux作为调试的符号表文件

所以我的问题是：我应该怎么做才能在Qemu上运行内核，将我的调试器连接到它，从而让它们一起工作，让我的内核开发更轻松。

我会尝试：

(gdb) target remote localhost:1234
(gdb) continue

使用“-s”选项使qemu在端口tcp:：1234上侦听，如果您在同一台计算机上，则可以将该端口作为localhost:1234连接到该端口。Qemu的'-s'选项使Qemu停止执行，直到您发出continue命令

---

最好的办法可能是看一看体面的GDB教程，了解您正在做的事情。看起来很不错。

当您尝试使用gdb启动vmlinux exe时，gdb上的第一件事就是发布CMD：

（gdb）目标远程本地主机：1234

（gdb）中断启动内核

（续）

---

这将在启动内核时中断内核。

BjoernID的回答对我来说并不真正有效。在第一次继续之后，没有到达断点，在中断时，我会看到如下行：

0x0000000000000000 in ?? ()
(gdb) break rapl_pmu_init
Breakpoint 1 at 0xffffffff816631e7
(gdb) c
Continuing.
^CRemote 'g' packet reply is too long: 08793000000000002988d582000000002019[..]

我想这与不同的CPU模式有关（BIOS中的实模式与Linux启动时的长模式）。无论如何，解决方案是先运行QEMU而不等待（即不使用

-S

）：

在我的例子中，我需要在引导过程中中断一些东西，所以在一些分秒后，我运行gdb命令。如果您有更多的时间（例如，您需要调试手动加载的模块），那么时间并不重要

gdb

允许您指定启动时应运行的命令。这使得自动化更容易一些。要连接到QEMU（现在应该已经启动），断开函数并继续执行，请使用：

gdb -ex 'target remote localhost:1234' -ex 'break rapl_pmu_init' -ex c ./vmlinux

---

对我来说，调试内核的最佳解决方案是使用Eclipse环境中的gdb。您应该在远程调试部分为gdb设置适当的端口（必须与qemu启动字符串中指定的端口相同）。以下是手册：

---

在Ubuntu 16.10主机上测试的分步程序

为了快速从头开始，我在以下位置制作了一个最小的全自动QEMU+Buildroot示例：主要步骤如下所述

首先获取一个根文件系统

rootfs.cpio.gz

。如果需要，请考虑：

• 最小的

  init

  -仅可执行映像：
• Busybox交互系统：

然后在Linux内核上：

git checkout v4.15
make mrproper
make x86_64_defconfig
cat <<EOF >.config-fragment
CONFIG_DEBUG_INFO=y
CONFIG_DEBUG_KERNEL=y
CONFIG_GDB_SCRIPTS=y
EOF
./scripts/kconfig/merge_config.sh .config .config-fragment
make -j"$(nproc)"
qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage \
                   -initrd rootfs.cpio.gz -S -s \
                   -append nokaslr

我们完成了

有关内核模块，请参阅：

对于Ubuntu14.04，GDB7.7.1，

hbreak

是必需的，

break

软件断点被忽略。在16.10中不再是这样了。另见：

乱七八糟的

断开连接

以及随后发生的事情都是为了解决错误：

Remote 'g' packet reply is too long: 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

相关线程：

• 可能是GDB错误
• 像往常一样，osdev.org是解决这些问题的绝佳来源

• nokaslr

  ：

已知的限制：

• Linux内核不支持使用

  -O0

  ：
• GDB 7.11将在某些类型的制表符完成上消耗您的内存，即使在

  max completions

  fix之后：可能是该补丁中未涉及的某个角落情况。因此，在调试之前执行

  ulimit-sv500000

  是明智的操作。当我为

  sys\u execve

  的

  filename

  参数完成

  file

  时，特别爆炸，如下所示：

另见：

• 正式Linux内核“文档”

---

在Linux系统上，vmlinux是一个静态链接的可执行文件，包含 Linux内核采用Linux支持的一种对象文件格式 包括ELF、COFF和a.out。内核可能需要vmlinux文件 调试、符号表生成或其他操作，但必须进行 在用作操作系统内核之前，可通过添加多重引导 标题、引导扇区和设置例程

此初始根文件系统的映像必须存储在可访问的位置 由Linux引导加载程序加载到计算机的引导固件。这可能是 根文件系统本身，光盘上的一个引导映像，磁盘上的一个小分区 本地磁盘（启动准备，通常使用ext4或FAT文件系统）或 TFTP服务器（在可以从以太网引导的系统上）

编译linux内核

应用此系列构建内核，启用CONFIG\u DEBUG\u INFO（但关闭CONFIG\u DEBUG\u INFO）

安装GDB和Qemu

sudo pacman -S gdb qemu

创建initramfs

#!/bin/bash

# Os     : Arch Linux
# Kernel : 5.0.3

INIT_DIR=$(pwd)
BBOX_URL="https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.1.tar.bz2"
BBOX_FILENAME=$(basename ${BBOX_URL})
BBOX_DIRNAME=$(basename ${BBOX_FILENAME} ".tar.bz2")
RAM_FILENAME="${INIT_DIR}/initramfs.cpio.gz"

function download_busybox {
    wget -c ${BBOX_URL} 2>/dev/null
}

function compile_busybox {
    tar xvf ${BBOX_FILENAME} && cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    echo "[*] Settings > Build options > Build static binary (no shared libs)"
    echo "[!] Please enter to continue"
    read tmpvar
    make menuconfig && make -j2 && make install
}

function config_busybox {
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    rm -rf initramfs/ && cp -rf _install/ initramfs/
    rm -f initramfs/linuxrc
    mkdir -p initramfs/{dev,proc,sys}
    sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} initramfs/dev/

cat > "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/init" << EOF
#!/bin/busybox sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys

exec /sbin/init
EOF

    chmod a+x initramfs/init
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/"
    find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > "${RAM_FILENAME}"
    echo "[*] output: ${RAM_FILENAME}"

}

download_busybox
compile_busybox
config_busybox

用GDB调试Linux内核

~/Projects/kernelbuild/linux-5.0.3 ➭ gdb vmlinux
...
(gdb) target remote localhost:1234
Remote debugging using localhost:1234
0xffffffff89a4b852 in ?? ()
(gdb) break start_kernel
Breakpoint 1 at 0xffffffff826ccc08
(gdb)
Display all 190 possibilities? (y or n)
(gdb) info functions
All defined functions:

Non-debugging symbols:
0xffffffff81000000  _stext
0xffffffff81000000  _text
0xffffffff81000000  startup_64
0xffffffff81000030  secondary_startup_64
0xffffffff810000e0  verify_cpu
0xffffffff810001e0  start_cpu0
0xffffffff810001f0  __startup_64
0xffffffff81000410  pvh_start_xen
0xffffffff81001000  hypercall_page
0xffffffff81001000  xen_hypercall_set_trap_table
0xffffffff81001020  xen_hypercall_mmu_update
0xffffffff81001040  xen_hypercall_set_gdt
0xffffffff81001060  xen_hypercall_stack_switch
0xffffffff81001080  xen_hypercall_set_callbacks
0xffffffff810010a0  xen_hypercall_fpu_taskswitch
0xffffffff810010c0  xen_hypercall_sched_op_compat
0xffffffff810010e0  xen_hypercall_platform_op

---

非常感谢它的工作：）。我刚刚读完了非淀粉出版社出版的关于DDD、eclipse和gdb的书，但这本书中没有远程调试。我的内核现在正在启动，但它似乎需要时间来加载（因为Qemu在我的机器上似乎只使用1个线程），并且现在被阻塞在：？内核线程助手+0x0/0x10。这是内核加载的方式吗？我的意思是，我们不应该在加载后有一个命令提示符吗？谢谢，这对我有用。然而，我不知道如何强制内核

#!/bin/bash

# Os     : Arch Linux
# Kernel : 5.0.3

INIT_DIR=$(pwd)
BBOX_URL="https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.1.tar.bz2"
BBOX_FILENAME=$(basename ${BBOX_URL})
BBOX_DIRNAME=$(basename ${BBOX_FILENAME} ".tar.bz2")
RAM_FILENAME="${INIT_DIR}/initramfs.cpio.gz"

function download_busybox {
    wget -c ${BBOX_URL} 2>/dev/null
}

function compile_busybox {
    tar xvf ${BBOX_FILENAME} && cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    echo "[*] Settings > Build options > Build static binary (no shared libs)"
    echo "[!] Please enter to continue"
    read tmpvar
    make menuconfig && make -j2 && make install
}

function config_busybox {
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/"
    rm -rf initramfs/ && cp -rf _install/ initramfs/
    rm -f initramfs/linuxrc
    mkdir -p initramfs/{dev,proc,sys}
    sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} initramfs/dev/

cat > "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/init" << EOF
#!/bin/busybox sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys

exec /sbin/init
EOF

    chmod a+x initramfs/init
    cd "${INIT_DIR}/${BBOX_DIRNAME}/initramfs/"
    find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > "${RAM_FILENAME}"
    echo "[*] output: ${RAM_FILENAME}"

}

download_busybox
compile_busybox
config_busybox

#!/bin/bash

KER_FILENAME="/home/debug/Projects/kernelbuild/linux-5.0.3/arch/x86/boot/bzImage"
RAM_FILENAME="/home/debug/Projects/kerneldebug/initramfs.cpio.gz"

qemu-system-x86_64 -s -kernel "${KER_FILENAME}" -initrd "${RAM_FILENAME}" -nographic -append "console=ttyS0"

$ ./qemuboot_vmlinux.sh
SeaBIOS (version 1.12.0-20181126_142135-anatol)


iPXE (http://ipxe.org) 00:03.0 C980 PCI2.10 PnP PMM+07F92120+07EF2120 C980


Booting from ROM...
Probing EDD (edd=off to disable)... o
[    0.019814] Spectre V2 : Spectre mitigation: LFENCE not serializing, switching to generic retpoline
can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory

Please press Enter to activate this console.
/ #  uname -a
Linux archlinux 5.0.3 #2 SMP PREEMPT Mon Mar 25 10:27:13 CST 2019 x86_64 GNU/Linux
/ #

~/Projects/kernelbuild/linux-5.0.3 ➭ gdb vmlinux
...
(gdb) target remote localhost:1234
Remote debugging using localhost:1234
0xffffffff89a4b852 in ?? ()
(gdb) break start_kernel
Breakpoint 1 at 0xffffffff826ccc08
(gdb)
Display all 190 possibilities? (y or n)
(gdb) info functions
All defined functions:

Non-debugging symbols:
0xffffffff81000000  _stext
0xffffffff81000000  _text
0xffffffff81000000  startup_64
0xffffffff81000030  secondary_startup_64
0xffffffff810000e0  verify_cpu
0xffffffff810001e0  start_cpu0
0xffffffff810001f0  __startup_64
0xffffffff81000410  pvh_start_xen
0xffffffff81001000  hypercall_page
0xffffffff81001000  xen_hypercall_set_trap_table
0xffffffff81001020  xen_hypercall_mmu_update
0xffffffff81001040  xen_hypercall_set_gdt
0xffffffff81001060  xen_hypercall_stack_switch
0xffffffff81001080  xen_hypercall_set_callbacks
0xffffffff810010a0  xen_hypercall_fpu_taskswitch
0xffffffff810010c0  xen_hypercall_sched_op_compat
0xffffffff810010e0  xen_hypercall_platform_op