linux内核调试：配置环境

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目标：配置环境实现linux内核的双机调试（调试机器host，被调试机器target）
步骤：

  • 确认内核有内核调试支持（一般都有）
  • 符号文件：
    • target：下载安装自己系统内核版本的符号文件（仅调试可能不必要）
    • host：安装target对应内核版本的符号文件以备调试
  • 源代码：
    • target：下载本机内核源码压缩包，解压放在/usr/src目录下（仅调试可能不必要）
    • host: 在指定路径放上target内核的源代码以备调试（等调试知道路径后再做）
  • 串口通信
  • 修改target启动程序
  • 配置host
  • 调试及善后

内核调试支持

首先，如果对于从Ubuntu官网下载安装包而安装的系统，不需要重新编译内核。因为，Canonical（开发Ubuntu的公司）在编译时，已经开启了内核调试支持。如果想确认一下，可以查看/boot目录下的编译选项文件，比如Ubuntu 16.04 LTS版本：

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:/boot$ cat config-4.8.0-36-generic | grep -i "GDB"
        # CONFIG_CFG80211_INTERNAL_REGDB is not set
        CONFIG_SERIAL_KGDB_NMI=y
        CONFIG_GDB_SCRIPTS=y
        CONFIG_HAVE_ARCH_KGDB=y
        CONFIG_KGDB=y
        CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE=y
        # CONFIG_KGDB_TESTS is not set
        CONFIG_KGDB_LOW_LEVEL_TRAP=y
        CONFIG_KGDB_KDB=y

可以看到，关于KDB和KGDB的几个选项都是开启的（yes）。
如果内核不支持，请移步这里。
本文实验环境如下：

Windows 10 ，VMware® Workstation 12 Pro 下开两个虚拟机
target：Linux ubuntu 4.8.0-36-generic #36~16.04.1-Ubuntu SMP
host: Linux ubuntu 4.13.0-43-generic #48~16.04.1-Ubuntu SMP

使用 uname -a 查询系统版本信息。

符号文件

准备：target内核版本符号文件

  • 推荐方法：点这里 下载所需版本符号文件（需要科学上网），拖进虚拟机直接点击即可安装。
  • 一般方法：在target里按此链接《安装符号文件》一节 操作下载符号文件（很慢，建议挂代理，可能还是慢），拷进host同一目录（/usr/lib/debug/boot）即可。

源代码

打开/etc/apt/sources.list，启用deb-src，sudo apt-get update更新

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vim /etc/apt/sources.list
去掉下面这句话的注释
deb-src http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ xenial main restricted

...
sudo apt-get update

搜索所有版本的source code:apt-cache search linux-source
安装指定版本的source code:sudo apt-get install linux-source-x.x.x
解压缩得到源码 :sudo tar -xvf linux-source-4.8.0.tar.bz2 （host中安放源码的路径需要调试后才知道，见7.3）

串口通信

建立host与target之间的串口连接。
虚拟机设置中移除打印机，添加串口，target为服务器，host为客户端。详见此链接《移除打印机，添加串口》一节。

修改target启动程序

需要让target在开机时候可选择进入kgdb的调试状态，首先需要修改grub文件，增加grub引导时候的菜单项。

sudo vim /etc/grub.d/40_custom

从/boot/grub/grub.cfg中复制一个菜单项（menuentry）过来，最好选正常启动的一项，
修改项名便于识别，倒数第三句增加KGDB选项：

kgdbwait kgdb8250=io,03f8,ttyS0,115200,4 kgdboc=ttyS0,115200 kgdbcon nokaslr

修改完的40_custom文件样板如：

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#!/bin/sh
exec tail -n +3 $0
# This file provides an easy way to add custom menu entries.  Simply type the
# menu entries you want to add after this comment.  Be careful not to change
# the 'exec tail' line above.
menuentry 'Ubuntu, kgdb, with Linux 4.8.0-36-generic' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-4.8.0-36-generic-advanced-aeac2f22-dfde-4e98-9c78-bb46f5724517' {
		recordfail
		load_video
		gfxmode $linux_gfx_mode
		insmod gzio
		if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
		insmod part_msdos
		insmod ext2
		set root='hd0,msdos1'
		if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
		  search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,msdos1 --hint-efi=hd0,msdos1 --hint-baremetal=ahci0,msdos1  aeac2f22-dfde-4e98-9c78-bb46f5724517
		else
		  search --no-floppy --fs-uuid --set=root aeac2f22-dfde-4e98-9c78-bb46f5724517
		fi
		echo	'Loading Linux 4.8.0-36-generic ...'
		linux	/boot/vmlinuz-4.8.0-36-generic root=UUID=aeac2f22-dfde-4e98-9c78-bb46f5724517 ro find_preseed=/preseed.cfg auto noprompt priority=critical locale=en_US quiet kgdbwait kgdb8250=io,03f8,ttyS0,115200,4 kgdboc=ttyS0,115200 kgdbcon nokaslr
		echo	'Loading initial ramdisk ...'
		initrd	/boot/initrd.img-4.8.0-36-generic
	}

修改grub的配置后，需要执行sudo update-grub来更新。更新后目标机器就准备好了。
重启按住shift,进入刚才添加的menu即可进入到被调试状态。

配置host（每次重启需要重新设置）

设置串口通信的波特率

sudo stty -F /dev/ttyS0 115200

要查看是否设置成功

sudo stty -F /dev/ttyS0

调试及善后

调试前准备

此节为在host中调试，需要target以kgdb调试状态启动，记得先配置好host端口（见6）。
编写config，用source加载（直接在gdb里输入也可）

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set architecture i386:x86-64:intel
target remote /dev/ttyS0

开始调试

使用gdb来调试带符号的vmlinux

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sudo gdb /usr/lib/debug/boot/vmlinux-4.8.0-36-generic
(gdb) source config

善后：在host中安放target源码（接3）

(gdb) l

查找源码。本来应该显示具体的源码，但是这里只是打印出了所在文件，这是因为在这个路径下没有源码。
所以说我们就建立这个路径，然后把源码放进去：

创建路径/build/linux-hwe-eyfT8D/linux-hwe-4.8.0，将源码解压到这里

然后dir设置好目录

dir /build/linux-hwe-edge-gyUj63/linux-hwe-edge-4.10.0

单步调试

详见此链接《单步调试》。

Tips：target运行

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sudo su && echo g > "/proc/sysrq-trigger"

进入假死，方便host下断点

参考链接
[1] : 清楚，双机环境相同 https://www.anquanke.com/post/id/105342#h2-0
[2] : 全面 http://advdbg.org/blogs/advdbg_system/articles/7147.aspx