1 .. highlight:: none
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3 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
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5 :Original: Documentation/dev-tools/gdb-kernel-debugging.rst
6 :Translator: 高超 gao chao <gaochao49@huawei.com>
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8 通过gdb调试内核和模块
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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。
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17 环境配置要求
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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)
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22 设置
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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。
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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。
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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。
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37 - 构建gdb脚本（适用于内核v5.1版本及以上）
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39 make scripts_gdb
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41 - 启用QEMU/KVM的gdb stub，可以通过如下方式实现
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43 - 在VM启动时，通过在QEMU命令行中添加“-s”参数
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45 或
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47 - 在运行时通过从QEMU监视控制台发送“gdbserver”
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49 - 切换到/path/to/linux-build(内核源码编译)目录
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51 - 启动gdb：gdb vmlinux
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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::
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56 add-auto-load-safe-path /path/to/linux-build
57
58 添加到~/.gdbinit。更多详细信息，请参阅gdb帮助信息。
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60 - 连接到已启动的guest环境::
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62 (gdb) target remote :1234
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65 使用Linux提供的gdb脚本的示例
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68 - 加载模块（以及主内核）符号::
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70 (gdb) lx-symbols
71 loading vmlinux
72 scanning for modules in /home/user/linux/build
73 loading @0xffffffffa0020000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_tcpudp.ko
74 loading @0xffffffffa0016000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_pkttype.ko
75 loading @0xffffffffa0002000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_limit.ko
76 loading @0xffffffffa00ca000: /home/user/linux/build/net/packet/af_packet.ko
77 loading @0xffffffffa003c000: /home/user/linux/build/fs/fuse/fuse.ko
78 ...
79 loading @0xffffffffa0000000: /home/user/linux/build/drivers/ata/ata_generic.ko
80
81 - 对一些尚未加载的模块中的函数函数设置断点，例如::
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83 (gdb) b btrfs_init_sysfs
84 Function "btrfs_init_sysfs" not defined.
85 Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
86 Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending.
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88 - 继续执行::
89
90 (gdb) c
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92 - 加载模块并且能观察到正在加载的符号以及断点命中::
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94 loading @0xffffffffa0034000: /home/user/linux/build/lib/libcrc32c.ko
95 loading @0xffffffffa0050000: /home/user/linux/build/lib/lzo/lzo_compress.ko
96 loading @0xffffffffa006e000: /home/user/linux/build/lib/zlib_deflate/zlib_deflate.ko
97 loading @0xffffffffa01b1000: /home/user/linux/build/fs/btrfs/btrfs.ko
98
99 Breakpoint 1, btrfs_init_sysfs () at /home/user/linux/fs/btrfs/sysfs.c:36
100 36 btrfs_kset = kset_create_and_add("btrfs", NULL, fs_kobj);
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102 - 查看内核的日志缓冲区::
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104 (gdb) lx-dmesg
105 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
106 [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
107 [ 0.000000] Linux version 3.8.0-rc4-dbg+ (...
108 [ 0.000000] Command line: root=/dev/sda2 resume=/dev/sda1 vga=0x314
109 [ 0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
110 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009fbff] usable
111 [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009fc00-0x000000000009ffff] reserved
112 ....
113
114 - 查看当前task struct结构体的字段（仅x86和arm64支持）::
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116 (gdb) p $lx_current().pid
117 $1 = 4998
118 (gdb) p $lx_current().comm
119 $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::
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123 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues").nr_running
124 $3 = 1
125 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues", 2).nr_running
126 $4 = 0
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128 - 使用container_of查看更多hrtimers信息::
129
130 (gdb) set $next = $lx_per_cpu("hrtimer_bases").clock_base[0].active.next
131 (gdb) p *$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 = 1835268000000
141 }
142 },
143 _softexpires = {
144 tv64 = 1835268000000
145 },
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
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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::
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160 (gdb) apropos lx
161 function lx_current -- Return current task
162 function lx_module -- Find module by name and return the module variable
163 function lx_per_cpu -- Return per-cpu variable
164 function lx_task_by_pid -- Find Linux task by PID and return the task_struct variable
165 function lx_thread_info -- Calculate Linux thread_info from task variable
166 lx-dmesg -- Print Linux kernel log buffer
167 lx-lsmod -- List currently loaded modules
168 lx-symbols -- (Re-)load symbols of Linux kernel and currently loaded modules
169
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。
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