美文网首页123hjgLinux内核
调试跟踪Linux内核的启动过程

调试跟踪Linux内核的启动过程

作者: Minority | 来源:发表于2020-05-13 18:40 被阅读0次

    编译配置安装Linux内核的步骤总览


    (1)安装开发工具
    (2)下载内核源代码
    (3)准备配置文件.config
    (4)make menuconfig:配置内核选项
    (5)make [-j #] 编译内核
    (6)make modules_install:安装模块
    (7)make install :安装内核文件
    (8)安装bzImage
    (9)生成initramfs根文件系统镜像,也习惯于命名为rootfs
    (10)编辑bootloader的配置文件启用新内核

    一、安装开发工具并下载安装内核源码

    sudo apt install build-essential
    sudo apt install qemu # install QEMU
    sudo apt install libncurses5-dev bison flex libssl-dev libelf-dev
    sudo apt install axel
    axel -n 20 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.34.tar.xz
    xz -d linux-5.4.34.tar.xz tar -xvf linux-5.4.34.tar 
    

    二、配置内核选项


    cd linux-5.4.34
    make defconfig # Default configuration is based on 'x86_64_defconfig' 
    make menuconfig
    

    注意:执行make menuconfig完会出现配置选项,需要做一下修改:

      1. 打开debug相关选项,进入Kernel hacking ==> 进入Compile-time checks and compiler options,在Compile the kernel with debug info和Provide GDB scripts for kernel debugging前面打上'' * ''。



      1. 返回到与Kernel hacking同级,在Kernel debugging 处打上'' * ''。
      1. 关闭KASLR,否则会导致打断点失败,进入Processor type and features,取消Randomize the address of the kernel image (KASLR)前面的 " * "。



    完成上面的配置后,继续执行以下命令:

    make -j$(nproc) # nproc gives the number of CPU cores/threads available 
    # 测试一下内核能不能正常加载运行,因为没有文件系统最终会kernel panic 
    qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage
    
    使用make编译成功后 启动qemu

    这时候,qemu会卡住不动,因为现在还没有文件系统,电脑加电启动首先由bootloader加载内核,内核紧接着需要挂载内存根文件系统。

    三、制作根文件系统


    首先从https://www.busybox.net下载 busybox源代码解压,解压完成后,跟内核一样先配置编译,并安装。

    注意事项:

    • 如果使用axel下载出现多次重定向错误,就手动下载或者使用wget等下载。
    • 配置下面的内容时注意路径信息


    axel -n 20 https://busybox.net/downloads/busybox-1.31.1.tar.bz2
    tar -jxvf busybox-1.31.1.tar.bz2 
    cd busybox-1.31.1
    make menuconfig
    # 然后编译安装,默认会安装到源码目录下的 _install 目录中
    make -j$(nproc) && make install
    

    使用make menuconfig要把编译配置成静态链接,不用动态链接库,即进入Settings后在Build static binary (no shared libs) 处打上" * "

    修改成静态链接 编译安装完成后

    然后制作内存根文件系统镜像,大致过程如下:

    mkdir rootfs 
    cd rootfs 
    cp ../_install/* ./ -rf  # 注意路径
    mkdir dev proc sys home 
    sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} dev/
    
    执行完sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} dev/

    准备init脚本文件放在根文件系统跟目录下(rootfs/init),添加如下内容到init文件:

    #!/bin/sh 
    mount -t proc none /proc 
    mount -t sysfs none /sys 
    echo "Wellcome MengningOS!" 
    echo "--------------------" 
    cd home 
    /bin/sh 
    

    使用chmod +x init给init脚本添加可执行权限,然后执行下面的命令打包成内存根文件系统镜像

    find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz 
    

    接下来,测试挂载根文件系统,执行下面命令看内核启动完成后是否执行init脚本(注意文件的相对位置)

    qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage  -initrd ./busybox-1.31.1/rootfs.cpio.gz
    

    四、跟踪调试Linux内核


    下面具体看看如何使用gdb跟踪调试Linux内核。使用gdb跟踪调试内核,加两个参数,一个是-s,在TCP 1234端口上创建了一个gdb-server。可以另外打开一个窗口,用gdb把带有符号表的内核镜像vmlinux加载进来,然后连接gdb server,设置断点跟踪内核。若不想使用1234端口,可以使用-gdb tcp:xxxx来替代-s选项),另一个是-S代表启动时暂停虚拟机,等待 gdb 执行 continue指令(可以简写为c)

    执行qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd ./busybox-1.31.1/rootfs.cpio.gz -S -s可以看到QEMU处于stoped状态,说明上面的工作都是有效的,kernel处于debug的状态。

    QEMU处于stoped状态

    用以上命令先启动,然后可以看到虚拟机一启动就暂停了。加-nographic -append "console=ttyS0"参数启动不会弹出QEMU虚拟机窗口,可以在纯命令行下启动虚拟机,此时可以通过killall qemu-system-x86_64命令强行关闭虚拟机,即关掉QEMU后重新执行

    qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage  -initrd ./busybox-1.31.1/rootfs.cpio.gz -S -s -nographic -append "console=ttyS0"
    

    再打开一个窗口,启动gdb,把内核符号表加载进来,建立连接

    cd linux-5.4.34/ 
    gdb vmlinux 
    (gdb) target remote:1234 
    (gdb) b start_kernel
    c、bt、list、next、step....
    
    加载vmlinux 在start_kernel处打断点调式

    具体的调试案例如深入理解系统调用。对30号系统调用utime进行调试。

    相关文章

      网友评论

        本文标题:调试跟踪Linux内核的启动过程

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/yibnnhtx.html