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Linux 內核終於可以 debug 了！

本文轉載自   查看原文   2021-12-13 11:11   2694 

低並發編程 戰略上藐視技術，戰術上重視技術  

今天終於成功 debug 了 Linux 內核，允許我一驚一乍給大家分享下喜悅吧！

之前讀 Linux 的源碼，一直想着如果能 debug 就好了。

無奈 Java 出身的我，本來對 c 就很不熟，跑起一個 c 代碼就很費勁了，更別說調試，而且還是調試這種和普通 c 項目不一樣的內核代碼。

僅僅是出於學習 Linux 內核源碼的目的想要調試，所以不想花太多時間研究如何構建這個調試環境，想着在網上找個教程，一次性部署好之后就一直用了，無奈一直沒找到能照着文檔就搭建成功的。

今天終於找到一個大佬的文檔，直接按上面說的就能操作成功，分享給大家，同時我自己也做個備份。

先照着這個文檔，使得可以用 gdb 進行調試：

https://wenfh2020.com/2021/05/19/gdb-kernel-networking/

再按照這個文檔，用 vscode 進行更直觀地調試（當然也是 gdb 方式）：

https://wenfh2020.com/2021/06/23/vscode-gdb-debug-linux-kernel/

最終效果是。

虛擬機這邊用 qemu 啟動 Linux 5.0.1 內核。

圖片

本機這邊用 vscode 的 ssh-remote 插件遠程連接虛擬機，然后用 gdb debug。

圖片

給大家放大點。

圖片

main.c 下的主方法。

看到斷點進來相當激動了！這個文檔我可得保存好，虛擬機鏡像也不敢動了，哈哈，以后就可以開開心心 debug Linux 內核啦。

不過中間也踩了好多坑，原本我想着靈活一點，用自己的 ubuntu 版本，用自己想調試的 Linux 內核版本，無奈都失敗了，中間有各種奇奇怪怪的問題...

我就放棄了，乖乖先按照人家的文檔跑起來再說吧～

不知道文檔里是不是有多余操作，反正各種騷操作我是看不懂，還要改 gdb 的源碼。

之后我看看能不能把低版本的 Linux 也搞通，如果大家有更方便地調試方法，可以教教我，這塊真是空白。

 Linux 內核終於可以 debug 了！ (qq.com)

gdb 調試 Linux 內核網絡源碼（附視頻）

最近在看 Linux 內核的網絡部分源碼，在 MacOS 上搭建調試環境，通過 gdb 調試，熟悉內核網絡接口的工作流程。

調試環境是跑在虛擬機里的，在 windows 上應該也能將環境搭建起來。

1. 目標

2. 視頻

視頻連接：gdb 調試 Linux 內核網絡源碼。

3. 流程

  • 下載 ubuntu 14.04
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http://mirrors.aliyun.com/ubuntu-releases/14.04/ubuntu-14.04.6-desktop-amd64.iso
  • vmware 安裝 ubuntu。
  1. 虛擬系統磁盤空間，盡量給大一些，例如 100 G。
  2. 通過 root 權限安裝 linux 內核。
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# 設置 root 密碼。
sudo passwd
# 切換 root 用戶。
su root

# 安裝部分工具。
apt-get install vim tmux openssh-server git -y

# 添加 alias 方便操作終端。
vim ~/.bashrc
# 添加 alias c='clear'
source ~/.bashrc

# 啟動 ssh. 避免后面 qemu 調試導致界面卡死，可以遠程關閉進程。
ps -e | grep ssh
sudo /etc/init.d/ssh start
  • 下載編譯 linux 內核。
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# 下載內核源碼。
cd /root
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.0.1.tar.xz
xz -d linux-5.0.1.tar.xz
tar -xvf linux-5.0.1.tar
cd linux-5.0.1

apt install build-essential flex bison libssl-dev libelf-dev libncurses-dev -y

# 設置調試的編譯菜單。
make menuconfig

# 下面選項如果沒有選上的，選上，然后 save 保存設置，退出 exit。
Kernel hacking  --->
     Compile-time checks and compiler options  ---> 
         [*] Compile the kernel with debug info
         [*]     Provide GDB scripts for kernel debugging


Processor type and features  --->
    [*] Randomize the address of the kernel image (KASLR) 

# 編譯內核。
make -j8

mkdir rootfs
  • 調試內核。
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# 下載測試項目。
cd ..
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
vim Makefile
# 修改編譯項：
# qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

# 安裝模擬器 qemu 和編譯環境。
apt install qemu libc6-dev-i386

# 編譯測試項目。
make rootfs

# 調試 kernel
qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -S -s

cd ../linux-5.0.1

# 發現低版本的 gdb 調試出現問題，需要升級。
gdb ./vmlinux
  • 安裝高版本 gdb
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cd /root
gdb -v | grep gdb
apt remove gdb -y
sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt install software-properties-common
sudo apt-get update
sudo apt-get install gcc-snapshot -y
gcc --version
sudo apt install gcc-9 g++-9 -y
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-9 90 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-9
gcc --version
#wget https://mirror.bjtu.edu.cn/gnu/gdb/gdb-8.3.tar.xz
wget http://ftp.gnu.org/gnu/gdb/gdb-8.3.tar
tar -xvf gdb-8.3.tar.xz
cd gdb-8.3
# 修改 gdb/remote.c 代碼。
vim gdb/remote.c

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/* Further sanity checks, with knowledge of the architecture.  */
// if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet)
//   error (_("Remote 'g' packet reply is too long (expected %ld bytes, got %d "
//      "bytes): %s"),
//    rsa->sizeof_g_packet, buf_len / 2,
//    rs->buf.data ());

if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet) {
    rsa->sizeof_g_packet = buf_len;
    for (i = 0; i < gdbarch_num_regs(gdbarch); i++) {
        if (rsa->regs[i].pnum == -1)
            continue;
        if (rsa->regs[i].offset >= rsa->sizeof_g_packet)
            rsa->regs[i].in_g_packet = 0;
        else
            rsa->regs[i].in_g_packet = 1;
    }
}

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./configure
make -j8
cp gdb/gdb /usr/bin/
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-9 0 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-9
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.8 100
  • 調試 tcp 網絡通信。
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cd /root/linux-5.0.1
git clone https://github.com/mengning/linuxnet.git
# 拷貝文件到 menu
cd linuxnet/lab2
# 修改拷貝的路徑。
vim Makefile
# cp test_reply.c ../../../menu/test.c
# cp syswrapper.h ../../../menu

make

cd ../../../menu
make rootfs
cd ../linux-5.0.1/linuxnet/lab3
# qemu-system-x86_64 -kernel ../../arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

make rootfs

# 調試
qemu-system-x86_64 -kernel ../../arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -S -s

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cd /root/linux-5.0.1
gdb ./vmlinux
# 下斷點。
b tcp_v4_connect
b inet_csk_accept
# gdb 遠程連接調試程序。
target remote : 123
c

用戶可以根據自己的需要去下斷點，也可以修改 linuxnet 源碼進行調試。

4. vscode + gdb

vscode + gdb 調試 Linux 內核更人性化一點。

詳看：vscode + gdb 遠程調試 linux 內核源碼（附視頻）

5. 參考

 

vscode + gdb 遠程調試 linux 內核源碼（附視頻）

前段時間才搭建起來 gdb 調試 Linux 內核網絡源碼（視頻 ），但是 gdb 命令調試效率不高。磨刀不誤砍柴工，所以折騰一下 vscode，使調試人性化一點。

1. 視頻

視頻連接：vscode + gdb 遠程調試 linux (EPOLL) 內核源碼

2. 搭建調試環境

要搭建 vscode + gdb 調試 Linux 內核環境，首選要搭建：gdb 調試 Linux 內核源碼（視頻），然后再配置 vscode 進行測試調試。

3. vscode 配置

3.1. vscode 插件

  • ms-vscode.cpptools
  • remote-ssh

避免 remote-ssh 工作過程中頻繁要求輸入登錄密碼，最好設置一下 ssh 免密碼登錄（參考：[shell] ssh 快捷登錄）。

3.2. 項目調試配置

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{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "kernel-debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "miDebuggerServerAddress": "127.0.0.1:1234",
            "program": "${workspaceFolder}/vmlinux",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "logging": {
                "engineLogging": false
            },
            "MIMode": "gdb",
        }
    ]
}

4. 測試調試

4.1. 虛擬機操作

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# 虛擬機進入 linux 內核源碼目錄。
cd /root/linux-5.0.1

# 從 github 下載內核測試源碼。
git clone https://github.com/wenfh2020/kernel_test.git

# 進入測試源碼目錄。
cd kernel_test/test_epoll_tcp_server
# make 編譯
make
# 通過 qemu 啟動內核測試用例。
make rootfs
# 在 qemu 窗口輸入小寫字符 's', 啟動測試用例服務程序。
s
# 在 qemu 窗口輸入小寫字符 'c', 啟動測試用例客戶端程序。
c

# 通過 qemu 命令啟動內核測試用例進行調試。
qemu-system-x86_64 -kernel ../../arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -S -s
# 在 qemu 窗口輸入小寫字符 's', 啟動測試用例服務程序。
s
# 在 qemu 窗口輸入小寫字符 'c', 啟動測試用例客戶端程序。
c

4.2. 實體機操作

  1. vscode 連接遠程虛擬機。
  2. vscode 打開虛擬機 Linux 內核源碼。
  3. vscode 在 Linux 內核源碼的 eventpoll.c 文件，對對應接口（epoll_create, epoll_wait, epoll_ctl）下斷點。
  4. F5 快捷鍵啟動 vscode 調試。

5. 小結

  • 我認為在閱讀 Linux 內核源碼前，最好先把調試環境搭建起來，因為 Linux 內核源碼龐大復雜，新手很難從復雜的源碼調用關系中理清思路。
  • 老師傳道受業，只會給你指出一條學習路線，還會提醒你路上可能遇到哪些大坑，但是路上還有無數小坑，你只有通過實踐調試，才能找到答案。
  • 在求知的路上，讓我們共勉😸！

Ubuntu18.04編譯調試OpenJDK15 - 知乎

Ubuntu18.04編譯調試OpenJDK15

Ubuntu18.04編譯調試OpenJDK15

自從 Oracle Java SE support Roadmap 更新, OpenJDK就分為了 Oracle's OpenJDK和 AdoptOpenJDK

  • Oracle's OpenJDK : Oracle從JDK 9開始開始發布基於GPL協議的開源構建版本,從JDK 11開始，Oracle's OpenJDK和Oracle JDK在功能上幾乎完全一致
  • AdoptOpenJDK : 由社區維護的發行版本,純血的OpenJDK

獲取OpenJDK源碼

OpenJDK 社區采用mercurial 作為版本控制工具. 安裝mercurial

$ sudo apt install mercurial

安裝完成后即可下再OpenJDK源碼, 可以在 OpenJDK Repositories 中找到對應的版本,並通過mercurial下載源碼

以OpenJDK最新版本Master + dev為例

$ hg clone  https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk

經過漫長的等待后 通過

$ bash get_source.sh

獲取源碼,盡量多重復獲取幾次,因此單次下載不一定完整,直到不出現如下提示即下載完整了

WARNING: langtools exited abnormally (255)
WARNING: nashorn exited abnormally (255)

boot JDK

構建OpenJDK需要一個預先存在的JDK。這稱為“boot JDK”

Boot JDK最好是當前版本的前一個版本,即 n-1,因此選擇下載 OpenJDK 14 下載完后解壓備用

Build AdoptOpenJDK

$ cd ${OpenJDK源碼目錄}
$ bash configure --with-boot-jdk=${YourBootJDKPath} --with-debug-level=slowdebug

其中 :

  • --with-boot-jdk : 表示指定boot JDK的路徑,如果已經設置了JAVA_HOME則無需指定
  • --with-debug-level : 表 設置debug等級,可選值為release,fastdebug,slowdebugoroptimized. 默認為release. slowdebug表示沒有優化,有debug log 其定義於 Define

然后過程中會檢查系統依賴,如果缺少依賴會提示安裝, 下面是所有需要安裝的依賴

$ sudo apt-get install autoconf
$ sudo apt-get install libx11-dev libxext-dev libxrender-dev libxrandr-dev libxtst-dev libxt-dev
$ sudo apt-get install libcups2-dev
$ sudo apt-get install libfontconfig1-dev
$ sudo apt-get install libasound2-dev

直到出現如下信息表示配置完成:

summary

它會在 build/目錄生成相應的 configuration , 然后通過

$ make all

編譯.

值得注意的是 如果有多份configurations那么就需要在 CONF環境變量中指定配置不然會如下錯誤

未指定configuration

可以指定CONF環境變量 即可開始編譯

$ CONF=linux-x86_64-server-slowdebug make all

風扇的呼嘯

大概10分鍾左右編譯完成.

完成之后可以在 build/linux-x86_64-server-slowdebug/jdk/bin中執行./java -version

調試

這里選擇使用vscode調試, OpenJDK提供了一個命令

$ make vscode-project

可以快速生產vscode workspace.

我這里使用vscode remote 連接到 Ubuntu中,然后 vscode File-> Open Workspace... 選擇 build/linux-x86_64-server-slowdebug/jdk.code-workspace即可,然后根據提示安裝相應的插件

安裝完成后需要reloadvscode

然后 Run->Open Configurations打開launch.json 在 "name": "java" 的配置中加上 "args": ["-version"] ,然后 F5即可看到如下結果

眾所周知... C/C++ 的入口為 main 函數, 所以 打開 main.c文件, 下一個斷點.. 就可以愉快的玩耍了...

更多編譯的選項可以閱讀官方文檔...

Building OpenJDK​cr.openjdk.java.net/~ihse/demo-new-build-readme/common/doc/building.html


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