1 .. highlight:: none 1 .. highlight:: none
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3 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 3 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
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5 :Original: Documentation/dev-tools/gdb-kernel- 5 :Original: Documentation/dev-tools/gdb-kernel-debugging.rst
6 :Translator: 高超 gao chao <gaochao49@huawei. 6 :Translator: 高超 gao chao <gaochao49@huawei.com>
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8 通过gdb调试内核和模块 8 通过gdb调试内核和模块
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10 10
11 Kgdb内核调试器、QEMU等虚拟机管理 11 Kgdb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gdb
12 调试Linux内核及其模块。Gdb提供了 12 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 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 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 15
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17 环境配置要求 17 环境配置要求
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19 19
20 - gdb 7.2+ (推荐版本: 7.4+) 且开启pytho 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 21
22 设置 22 设置
23 ---- 23 ----
24 24
25 - 创建一个QEMU/KVM的linux虚拟机（详 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/abo 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。 27 可以帮助搭建交叉开发环境。
28 28
29 - 编译内核时开启CONFIG_GDB_SCRIPTS， 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 30 如果架构支持CONFIG_FRAME_POINTER，请保持开启。
31 31
32 - 在guest环境上安装该内核。如有必 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 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 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 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 36
37 - 构建gdb脚本（适用于内核v5.1版本 <<
38 <<
39 make scripts_gdb <<
40 <<
41 - 启用QEMU/KVM的gdb stub，可以通过如 37 - 启用QEMU/KVM的gdb stub，可以通过如下方式实现
42 38
43 - 在VM启动时，通过在QEMU命令行 39 - 在VM启动时，通过在QEMU命令行中添加“-s”参数
44 40
45 或 41 或
46 42
47 - 在运行时通过从QEMU监视控制台 43 - 在运行时通过从QEMU监视控制台发送“gdbserver”
48 44
49 - 切换到/path/to/linux-build(内核源码 45 - 切换到/path/to/linux-build(内核源码编译)目录
50 46
51 - 启动gdb：gdb vmlinux 47 - 启动gdb：gdb vmlinux
52 48
53 注意：某些发行版可能会将gdb脚 49 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（ 50 如果gdb报告拒绝加载vmlinux-gdb.py（相关命令找不到），请将::
55 51
56 add-auto-load-safe-path /path/to/linux-bui 52 add-auto-load-safe-path /path/to/linux-build
57 53
58 添加到~/.gdbinit。更多详细信息， 54 添加到~/.gdbinit。更多详细信息，请参阅gdb帮助信息。
59 55
60 - 连接到已启动的guest环境:: 56 - 连接到已启动的guest环境::
61 57
62 (gdb) target remote :1234 58 (gdb) target remote :1234
63 59
64 60
65 使用Linux提供的gdb脚本的示例 61 使用Linux提供的gdb脚本的示例
66 ---------------------------- 62 ----------------------------
67 63
68 - 加载模块（以及主内核）符号:: 64 - 加载模块（以及主内核）符号::
69 65
70 (gdb) lx-symbols 66 (gdb) lx-symbols
71 loading vmlinux 67 loading vmlinux
72 scanning for modules in /home/user/linux/b 68 scanning for modules in /home/user/linux/build
73 loading @0xffffffffa0020000: /home/user/li 69 loading @0xffffffffa0020000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_tcpudp.ko
74 loading @0xffffffffa0016000: /home/user/li 70 loading @0xffffffffa0016000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_pkttype.ko
75 loading @0xffffffffa0002000: /home/user/li 71 loading @0xffffffffa0002000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_limit.ko
76 loading @0xffffffffa00ca000: /home/user/li 72 loading @0xffffffffa00ca000: /home/user/linux/build/net/packet/af_packet.ko
77 loading @0xffffffffa003c000: /home/user/li 73 loading @0xffffffffa003c000: /home/user/linux/build/fs/fuse/fuse.ko
78 ... 74 ...
79 loading @0xffffffffa0000000: /home/user/li 75 loading @0xffffffffa0000000: /home/user/linux/build/drivers/ata/ata_generic.ko
80 76
81 - 对一些尚未加载的模块中的函数 77 - 对一些尚未加载的模块中的函数函数设置断点，例如::
82 78
83 (gdb) b btrfs_init_sysfs 79 (gdb) b btrfs_init_sysfs
84 Function "btrfs_init_sysfs" not defined. 80 Function "btrfs_init_sysfs" not defined.
85 Make breakpoint pending on future shared l 81 Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
86 Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending. 82 Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending.
87 83
88 - 继续执行:: 84 - 继续执行::
89 85
90 (gdb) c 86 (gdb) c
91 87
92 - 加载模块并且能观察到正在加载 88 - 加载模块并且能观察到正在加载的符号以及断点命中::
93 89
94 loading @0xffffffffa0034000: /home/user/li 90 loading @0xffffffffa0034000: /home/user/linux/build/lib/libcrc32c.ko
95 loading @0xffffffffa0050000: /home/user/li 91 loading @0xffffffffa0050000: /home/user/linux/build/lib/lzo/lzo_compress.ko
96 loading @0xffffffffa006e000: /home/user/li 92 loading @0xffffffffa006e000: /home/user/linux/build/lib/zlib_deflate/zlib_deflate.ko
97 loading @0xffffffffa01b1000: /home/user/li 93 loading @0xffffffffa01b1000: /home/user/linux/build/fs/btrfs/btrfs.ko
98 94
99 Breakpoint 1, btrfs_init_sysfs () at /home 95 Breakpoint 1, btrfs_init_sysfs () at /home/user/linux/fs/btrfs/sysfs.c:36
100 36 btrfs_kset = kset_create_a 96 36 btrfs_kset = kset_create_and_add("btrfs", NULL, fs_kobj);
101 97
102 - 查看内核的日志缓冲区:: 98 - 查看内核的日志缓冲区::
103 99
104 (gdb) lx-dmesg 100 (gdb) lx-dmesg
105 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys 101 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
106 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys 102 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
107 [ 0.000000] Linux version 3.8.0-rc4-db 103 [ 0.000000] Linux version 3.8.0-rc4-dbg+ (...
108 [ 0.000000] Command line: root=/dev/sd 104 [ 0.000000] Command line: root=/dev/sda2 resume=/dev/sda1 vga=0x314
109 [ 0.000000] e820: BIOS-provided physic 105 [ 0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
110 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000 106 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009fbff] usable
111 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000 107 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009fc00-0x000000000009ffff] reserved
112 .... 108 ....
113 109
114 - 查看当前task struct结构体的字段（ 110 - 查看当前task struct结构体的字段（仅x86和arm64支持）::
115 111
116 (gdb) p $lx_current().pid 112 (gdb) p $lx_current().pid
117 $1 = 4998 113 $1 = 4998
118 (gdb) p $lx_current().comm 114 (gdb) p $lx_current().comm
119 $2 = "modprobe\000\000\000\000\000\000\000 115 $2 = "modprobe\000\000\000\000\000\000\000"
120 116
121 - 对当前或指定的CPU使用per-cpu函数: 117 - 对当前或指定的CPU使用per-cpu函数::
122 118
123 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues").nr_runnin 119 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues").nr_running
124 $3 = 1 120 $3 = 1
125 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues", 2).nr_run 121 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues", 2).nr_running
126 $4 = 0 122 $4 = 0
127 123
128 - 使用container_of查看更多hrtimers信息 124 - 使用container_of查看更多hrtimers信息::
129 125
130 (gdb) set $next = $lx_per_cpu("hrtimer_bas 126 (gdb) set $next = $lx_per_cpu("hrtimer_bases").clock_base[0].active.next
131 (gdb) p *$container_of($next, "struct hrti 127 (gdb) p *$container_of($next, "struct hrtimer", "node")
132 $5 = { 128 $5 = {
133 node = { 129 node = {
134 node = { 130 node = {
135 __rb_parent_color = 1844661213335525 131 __rb_parent_color = 18446612133355256072,
136 rb_right = 0x0 <irq_stack_union>, 132 rb_right = 0x0 <irq_stack_union>,
137 rb_left = 0x0 <irq_stack_union> 133 rb_left = 0x0 <irq_stack_union>
138 }, 134 },
139 expires = { 135 expires = {
140 tv64 = 1835268000000 136 tv64 = 1835268000000
141 } 137 }
142 }, 138 },
143 _softexpires = { 139 _softexpires = {
144 tv64 = 1835268000000 140 tv64 = 1835268000000
145 }, 141 },
146 function = 0xffffffff81078232 <tick_sche 142 function = 0xffffffff81078232 <tick_sched_timer>,
147 base = 0xffff88003fd0d6f0, 143 base = 0xffff88003fd0d6f0,
148 state = 1, 144 state = 1,
149 start_pid = 0, 145 start_pid = 0,
150 start_site = 0xffffffff81055c1f <hrtimer 146 start_site = 0xffffffff81055c1f <hrtimer_start_range_ns+20>,
151 start_comm = "swapper/2\000\000\000\000\ 147 start_comm = "swapper/2\000\000\000\000\000\000"
152 } 148 }
153 149
154 150
155 命令和辅助调试功能列表 151 命令和辅助调试功能列表
156 ---------------------- 152 ----------------------
157 153
158 命令和辅助调试功能可能会随着时 154 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::
159 155
160 (gdb) apropos lx 156 (gdb) apropos lx
161 function lx_current -- Return current task 157 function lx_current -- Return current task
162 function lx_module -- Find module by name and 158 function lx_module -- Find module by name and return the module variable
163 function lx_per_cpu -- Return per-cpu variabl 159 function lx_per_cpu -- Return per-cpu variable
164 function lx_task_by_pid -- Find Linux task by 160 function lx_task_by_pid -- Find Linux task by PID and return the task_struct variable
165 function lx_thread_info -- Calculate Linux th 161 function lx_thread_info -- Calculate Linux thread_info from task variable
166 lx-dmesg -- Print Linux kernel log buffer 162 lx-dmesg -- Print Linux kernel log buffer
167 lx-lsmod -- List currently loaded modules 163 lx-lsmod -- List currently loaded modules
168 lx-symbols -- (Re-)load symbols of Linux kern 164 lx-symbols -- (Re-)load symbols of Linux kernel and currently loaded modules
169 165
170 可以通过“help <command-name>”或“hel 166 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 167 获取指定命令或指定调试功能的更多详细信息。
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