通过 gdb 调试内核和模块¶
内核调试器 kgdb、QEMU 等虚拟机管理程序或基于 JTAG 的硬件接口允许在使用 gdb 运行时调试 Linux 内核及其模块。 Gdb 带有强大的 python 脚本接口。内核提供了一系列辅助脚本，可以简化典型的内核调试步骤。这是一个关于如何启用和使用它们的简短教程。它侧重于 QEMU/KVM 虚拟机作为目标，但这些示例也可以转移到其他 gdb stub。
要求¶
启用 python 支持的 gdb 7.2+（推荐：7.4+）（通常对于发行版来说为 true）
设置¶
为 QEMU/KVM 创建一个虚拟 Linux 机器（更多详细信息，请参阅 www.linux-kvm.org 和 www.qemu.org）。对于交叉开发，https://landley.net/aboriginal/bin 保留了一个机器映像和工具链池，可以帮助您开始。
构建内核时启用 CONFIG_GDB_SCRIPTS，但关闭 CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED。如果您的架构支持 CONFIG_FRAME_POINTER，请保持启用状态。
将该内核安装到访客机上，如果需要，通过在内核命令行中添加“nokaslr”来关闭 KASLR。或者，QEMU 允许使用 -kernel、-append、-initrd 命令行开关直接引导内核。如果您不依赖于模块，这通常才有用。有关此模式的更多详细信息，请参阅 QEMU 文档。在这种情况下，如果该架构支持 KASLR，则应该在构建内核时禁用 CONFIG_RANDOMIZE_BASE。
构建 gdb 脚本（内核 v5.1 及更高版本必需）
make scripts_gdb
启用 QEMU/KVM 的 gdb stub，或者
在虚拟机启动时，通过在 QEMU 命令行中添加“-s”
或者
在运行时，通过从 QEMU 监视器控制台发出“gdbserver”
cd /path/to/linux-build
启动 gdb：gdb vmlinux
注意：某些发行版可能会将 gdb 脚本的自动加载限制为已知安全目录。如果 gdb 报告拒绝加载 vmlinux-gdb.py，请添加
add-auto-load-safe-path /path/to/linux-build
到 ~/.gdbinit。有关更多详细信息，请参阅 gdb 帮助。
附加到启动的访客机
(gdb) target remote :1234
使用 Linux 提供的 gdb 助手示例¶
加载模块（和主内核）符号
(gdb) lx-symbols loading vmlinux scanning for modules in /home/user/linux/build loading @0xffffffffa0020000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_tcpudp.ko loading @0xffffffffa0016000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_pkttype.ko loading @0xffffffffa0002000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_limit.ko loading @0xffffffffa00ca000: /home/user/linux/build/net/packet/af_packet.ko loading @0xffffffffa003c000: /home/user/linux/build/fs/fuse/fuse.ko ... loading @0xffffffffa0000000: /home/user/linux/build/drivers/ata/ata_generic.ko
在一些尚未加载的模块函数上设置断点，例如
(gdb) b btrfs_init_sysfs Function "btrfs_init_sysfs" not defined. Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending.
继续目标
(gdb) c
在目标上加载模块，并观察符号的加载以及断点命中
loading @0xffffffffa0034000: /home/user/linux/build/lib/libcrc32c.ko loading @0xffffffffa0050000: /home/user/linux/build/lib/lzo/lzo_compress.ko loading @0xffffffffa006e000: /home/user/linux/build/lib/zlib_deflate/zlib_deflate.ko loading @0xffffffffa01b1000: /home/user/linux/build/fs/btrfs/btrfs.ko Breakpoint 1, btrfs_init_sysfs () at /home/user/linux/fs/btrfs/sysfs.c:36 36 btrfs_kset = kset_create_and_add("btrfs", NULL, fs_kobj);转储目标内核的日志缓冲区
(gdb) lx-dmesg [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset [ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu [ 0.000000] Linux version 3.8.0-rc4-dbg+ (... [ 0.000000] Command line: root=/dev/sda2 resume=/dev/sda1 vga=0x314 [ 0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map: [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009fbff] usable [ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009fc00-0x000000000009ffff] reserved ....
检查当前任务结构的字段（仅 x86 和 arm64 支持）
(gdb) p $lx_current().pid $1 = 4998 (gdb) p $lx_current().comm $2 = "modprobe\000\000\000\000\000\000\000"
对当前或指定的 CPU 使用 per-cpu 函数
(gdb) p $lx_per_cpu("runqueues").nr_running $3 = 1 (gdb) p $lx_per_cpu("runqueues", 2).nr_running $4 = 0使用 container_of 助手深入了解 hrtimer
(gdb) set $next = $lx_per_cpu("hrtimer_bases").clock_base[0].active.next (gdb) p *$container_of($next, "struct hrtimer", "node") $5 = { node = { node = { __rb_parent_color = 18446612133355256072, rb_right = 0x0 <irq_stack_union>, rb_left = 0x0 <irq_stack_union> }, expires = { tv64 = 1835268000000 } }, _softexpires = { tv64 = 1835268000000 }, function = 0xffffffff81078232 <tick_sched_timer>, base = 0xffff88003fd0d6f0, state = 1, start_pid = 0, start_site = 0xffffffff81055c1f <hrtimer_start_range_ns+20>, start_comm = "swapper/2\000\000\000\000\000\000" }
命令和函数列表¶
命令和便利函数的数量可能会随着时间的推移而演变，这只是初始版本的快照
(gdb) apropos lx
function lx_current -- Return current task
function lx_module -- Find module by name and return the module variable
function lx_per_cpu -- Return per-cpu variable
function lx_task_by_pid -- Find Linux task by PID and return the task_struct variable
function lx_thread_info -- Calculate Linux thread_info from task variable
lx-dmesg -- Print Linux kernel log buffer
lx-lsmod -- List currently loaded modules
lx-symbols -- (Re-)load symbols of Linux kernel and currently loaded modules
可以通过“help <command-name>”获取有关命令的详细帮助，并通过“help function <function-name>”获取有关便利函数的详细帮助。