[原创]Linux kernel debug设计浅析

2019-7-10 15:26 647

[原创]Linux kernel debug设计浅析

QEMU启动参数

linux版本5.2.0-rc4

qemu-system-x86_64  -smp 4 -kernel bzImage  -m 4096 -hda ~/stretch.img  -serial stdio -append "earlyprintk=serial console=ttyS0 kgdboc=ttyS0 kgdbwait root=/dev/sda nokaslr" -enable-kvm -cpu host  -s -S -display none

启动后效果如下：

图1

得到一个可以交互的kernel debug。这里是kdb的命令行，并不是kgdb的部分。后面会说明它们之间的关系。

此在在调试端按ctrl+ c 中断，看到此时kdb的栈回溯。

图2

内核命令行参数分析

图2看到kdb是从一个int3中断进入的。分析参数后发现是kgdbwait参数最后调用kgdb_breakpoint()也就是int 3的原因。

图3

从int3中断向上找关键函数。发现kgdb_cpu_enter()是kdb的入口。重启虚拟机对kgdb_cpu_enter（）下断点。发现kgdb_cpu_enter（）并不是中断一次

图4

这次是从nmi中断进入的。也就是还有代码给cpu发送了一个nmi导致。最后找到是kgdb_cpu_enter（）发送的nmi中断。

图5

代码给了解释。原来是int3中断只能让一个核进入kdb。对于多核系统仅让一个核进入kdb其他核正常运行显然不合理，所以要让所有核都进入kdb。kgdb_cpu_enter()--->kdb_stub()--->kdb_main_loop()--->kdb_parse ()执行1054行对应每个命令的处理函数

图6

各个命令注册的处理函数如下

图7

kgdb部分

  上面是kdb的处理部分，常用的是用kgdb和gdb双机调试的方案。进入kgdb的代码

图8

kdb切换到kgdb需要一条命令

图9

为了能用从qemu动态抓到这个过程，需要修改qemu的启动参数。

图10

又增加了一个串口，第一个串口ttyS0用于打印内核启动流程，ttyS1用于在建立gdb和内核建立连接。所以除了用target remote localhost:1234 连接的调试还可以用 target remote /dev/pts/3连接。这样就可以从第一个gdb中看到第二个的连接过程和处理逻辑。

在第一个gdb对kdb_parse()下断点，然后第二个gdb开始连接

图11

第一个gdb此时断下来。.

图12

gdb发送正是kgdb命令，此时从kdb转换到kgdb。

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