QEMU+GDB除錯核心
用GDB來除錯使用者態程式是一個方便快捷的定位問題的方法，極大的縮短了除錯程式和定位問題的時間。而對於核心或者驅動ko的除錯或者我們想了解核心執行的某些過程，我們也可以藉助於gdb工具。
GDB+QEMU的方式是一種比較常見的除錯核心和驅動的方法，這裡寫的是我在安裝和使用GDB+QEMU時碰到的一些問題的筆記總結。
環境準備
QEMU安裝
Qemu的安裝比較簡單，可以選擇下載原始碼進行編譯；也可以下載包直接安裝。
◆下載qemu的地址
◆直接安裝
debian系統，可以直接apt-get install qemu
GDB編譯
開始我使用的安裝包直接安裝的gdb，但是在使用過程中會報下面的錯誤
圖1經過網上搜索，發現此問題有人遇到過，需要修改gdb的原始碼。具體可參見下面的連結：
下載gdb-7.6的原始碼下來，進行編譯會報如下的錯誤：
opncls.c: In function ‘bfd_fopen’: bfd.h:529:65: error: right-hand operand of comma expression has no effect [-Werror=unused-value] #define bfd_set_cacheable(abfd,bool) (((abfd)->cacheable = bool), TRUE) ^ opncls.c:263:5: note: in expansion of macro ‘bfd_set_cacheable’ bfd_set_cacheable (nbfd, TRUE); ^ cc1: all warnings being treated as errors |
經查詢，在crash的changelog中發現由此問題對應的fix patch，但是要注意的是不能直接打上此補丁。此補丁是針對crash程式的補丁，我們需要針對報錯的問題，選擇patch中對應的地方修改。
Crash的補丁也可以在此網站裡下載到，我新作了一個補丁。
按照上面的修改後，編譯gdb就不會報錯誤了。但肯定還會是會報圖1中的錯誤，還需要參照連結修改gdb的原始碼gdb/remote.c檔案。
按照上圖中所示修改之後再編譯出來的gdb就不會報錯了。
核心和檔案系統
用qemu+GDB來除錯核心和ko，當然我們需要準備如下：
◆帶除錯資訊的核心vmlinux
◆一個壓縮的核心vmlinuz或者bzImage
◆一份裁剪過的檔案系統initrd
下載一份核心原始碼進行編譯，就會生死vmlinux和bzImage，同時也會生成一個檔案系統。檔案系統可能會有幾百兆的大小，需要我們進行裁剪。
編譯原始碼生成的檔案系統initrd.img-3.16.7-ckt7大小為147M，我們需要去掉一些不需要的檔案。initrd.img-3.16.7-ckt7檔案的格式為gzip格式的壓縮檔案，我們可以使用下面的方式解開：
cp /boot/initrd.img-3.16.7-ckt7 initrd.img.gz gunzip initrd.img.gz mkdir fs cd fs cpio -ivmd < ../initrd.img |
首先就是解壓壓縮格式的檔案系統，解壓之後歸檔檔案通過cpio命令解開到fs資料夾下，我們可以對fs目錄下的檔案根據需要增加或刪除，以達到qemu除錯的需要。如果檔案系統太大，導致啟動時解壓檔案系統失敗，可以用strip命令去掉檔案系統中驅動模組的debug資訊。
在更改完之後，需要將fs目錄下的檔案再打包起來
find . | cpio -o -H newc | gzip >initrd_test.img |
上面的命令就是找到當前目錄下的所有檔案，並用cpio命令打包起來，然後用gzip命令壓縮，最終生成的檔案再上一級目錄下，檔名為initrd_test.img。
除錯步驟
Qemu啟動
qemu-system-x86_64 –m 2048M -smp 2 -kernel linux-3.16.7-ckt7_dma_new/arch/x86/boot/bzImage -append "root=/dev/ram console=ttyS0 rdinit=/sbin/init mem=1024M" -initrd ./initrd_test.img -nographic -S -s |
上面是我啟動guest虛擬機器的命令，qemu命令後面跟的引數含義可以man qemu檢視手冊。
-m 為此guest虛擬機器預留的記憶體大小，如果不指定，預設大小是128M
-smp 表示guest虛擬機器的cpu的個數
上面兩個不是必須的引數選項。
-kernel 後面跟的是要除錯的核心bzImage
-initrd 後面跟的是檔案系統
-append 後面跟的是虛擬機器的cmdline
-nographic 表示啟動的是非圖形介面的
-S 表示guest虛擬機器一啟動就會暫停
-s 表示監聽tcp:1234埠等待GDB的連線
GDB連線
Qemu按上述方式啟動之後會暫停等待GDB的連線。
按照上圖的方式，vmlinux是帶符號資訊的未壓縮的核心，gdb啟動之後，執行target remote localhost:1234連線qemu中-s指定的埠。接下來就可以設定斷點了，後面的就和除錯使用者態程式的方法是一樣的了。
其它
mount檔案系統
通過qemu啟動的系統，往往都沒有掛載檔案系統，我們可以手動的mount
mkdir /proc mkdir /sys //mount -t proc none /proc mount -t proc -o rw,nosuid,nodev,noexec proc /proc/ //mount -t sysfs none /sys mount -t sysfs -o rw,nosuid,nodev,noexec sysfs /sys/ //mount -t cgroup none /sys/fs/cgroup mount -t tmpfs -o ro,nosuid,nodev,noexec,mode=755 tmpfs /sys/fs/cgroup/ |
編譯優化選項
核心編譯的時候會使用編譯器的優化選項，如”-O2”，這樣使得編譯器為了優化而改變程式流程，會出現gdb除錯時與原始碼對不上，不利於除錯。但是如果直接修改核心原始碼頂層Makedile裡面的CFLAGS，去掉-O2，或者改為-O0，都會出現編譯失敗的問題。
我們可以針對某個特定的檔案去掉-O2優化選項，例如除錯cgroup相關的程式碼，就可以修改kernel/Makefile檔案，在檔案最後加上下面兩行即可：
CFLAGS_cgroup.o = -O0 CFLAGS_cpuset.o = -O0 |
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