七、基础 | linux内核调试

环境

在坑里很久，用的64位的ubuntu桌面版，一直出问题，很烦，最后换成32位的了，最后发现，问题出在cp /boot/config-xxxx .config上，不要执行！！不要执行！！直接make defconfig然后make menuconfig，不要cp！！！

QEMU+GDB+busybox

QEMU

sudo apt-get install qemu

busybox

源码下载

busybox的作用就是生成一个简单的根文件系统

下载源码后执行：

make defconfig
make menuconfig

设置下配置，采用静态编译的方式，否则程序运行期间会动态加载库文件。

-> Busybox Setting -> Build Options
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

保存后可以再确认下，出现的是CONFIG_STATIC=y则没什么问题了

cat .config| grep STATIC

接着就开始编译安装

make
make install

文件都会生成到_install文件夹下，后面的内容借鉴下QEMU+gdb调试Linux内核全过程，生成initramfs.img留备用

内核

内核的编译主要得开启CONFIG_DEBUG_INFO(有CONFIG_GDB_SCRIPTS就也开启，没有就算)

Kernel hacking -->
  [*] Kernel debug
  [*] Compile the kernel with debug info


Kernel hacking -->

  [*] compile the kernel with frame pointers


Kernel hacking -->
  [*] KGDB: kernel debugging with remote gdb

这样可以看一下.config中是否为CONFIG_DEBUG_INFO=y和CONFIG_FRAME_POINTER=y，之后编译安装内核，会用到生成的arch/x86_64/boot/bzImage

要注意只设置上面两个，其余全都不选择，否则会出现断点没拦截的情况，也可以尝试取消Write protect kernel read-only data structures这个选项，不过没有实验过，还有b start_kernel的问题，这个参照下硬件断点

调试

GEF插件

执行命令先把内核运行起来：

qemu-system-i386 -kernel /usr/src/linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd initramfs.img -S -s

挂起状态等待gdb连接，端口是默认的1234 然后开启gdb连接，到编译的内核文件目录下执行：

gdb vmlinux
(gdb)target remote:1234
(gdb)b cmdline_proc_show   //下个测试断点
(gdb)c

此时在qemu中执行cat /proc/cmdline即可看到断点信息

VMware+gdb双机调试

这个调试方式比qemu更实用，上面一样的，调试配置都打开，然后可能还涉及一个CONFIG_DEBUG_RODATA，低版本可能是CONFIG_DEBUG_RODATA_TEST的关闭，不然你的断点没有用。

生成内核镜像后，复制到宿主机的相同路径下，开启GDB:

(gdb)>file vmlinux
(gdb)>target remote localhost:8864

修改要调试的虚拟机的配置文件

vim /tools/centos7/CentOS7/CentOS7.vmx

然后添加如下内容：

debugStub.listen.guest64 = "TRUE"
debugStub.listen.guest64.remote = "TRUE"
debugStub.hideBreakpoints = "FALSE"
monitor.debugOnStartGuest64 = "TRUE"

接着就按照正常的调试方式下断点调试就行，可以先看看b start_kernel，但是会存在编译优化的问题，导致断点断错位，因此要降低编译优化，修改Makefile

ifeq ($(DEBUG),y)
    DEBFLAGS = -O -g3 -DSBULL_DEBUG
else
    DEBFLAGS = -O0
endif
EXTRA_CFLAGS += $(DEBFLAGS)

最后就是随机化的问题，kernel加载到内存后起始地址随机化，因此调试地址和真实地址不太相同，会导致断点失败，所以需要禁用随机化kaslr。然而内核编译优化的问题依然没有得到解决，在-O0的情况下内核无法编译通过，因为kernel本身的设计思想中就包含了编译优化的假想，这就导致不优化的情况下大量底层汇编代码根本无法编译通过，那么只能通过__attribute__((optimize("O0")))修饰函数来跳过优化了，不过这个方法我没有去尝试，不过编译时候好像有报错，最后还是用打patch的方式。