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title: 关于如何在 Arch Linux 搭建一个 gdb + qemu 调试 Linux 内核

Arch Linux搭建一个gdb+qemu调试Linux内核

！！！注意！！！

只需要按照步骤从上往下，即可成功配置调试环境(部分有图解)

！！！！！(全程在虚拟机的Arch Linux环境下)！！！ ！！

Arch Linux 安装指南：

系统基本信息：

调试内核需要准备：

  • 镜像
    • bzImage (x86_64) (这是内核的主要二进制映像文件，通常是Linux内核的可执行文件)
    • initramfs.img (这是一个初始的根文件系统映像，通常包含一些必要的文件和工具，以便在启动时内核能够正确运行)
  • gdb
    • x86_64版本 (version 13.2)
  • QEMU
    • qemu-system-x86_64 (version 8.1.0)

附上编译成功的各软件版本信息：

  • GUN Make
    • version 4.4.1
  • GNU gdb
    • version 13.2
  • gcc
    • version 13.2.1
  • QEMU
    • version 8.1.0

首先安装所需要的软件包(全程在虚拟机的Arch Linux环境下)：

sudo pacman -Sy  gcc make flex bison bc sed cpio wget qemu gdb

创建工作区并且进入：

mkdir ~/workspace/ && cd ~/workspace/

下载Linux-6.5.3版本内核源码：

wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.5.3.tar.xz

解压：

tar -xf linux-6.5.3.tar.xz
# -x： 表示提取文件 
# -f： 后面跟着要提取的文件名

进入解压好的文件:

cd ~/workspace/linux-6.5.3

清除配置 并且 配置内核编译选项：

make mrproper && make menuconfig
# y：打勾  n：取消勾   enter：进入
# 取消勾选 Networking support
# 进入 Complie-time checks and compiler options
# 进入 Debug information
# 勾选 Rely on the toolchain's impicit default DWARF version
# 保存退出

多线程编译：

make -j 20

创建文件夹并且进入：

mkdir ~/workspace/file && cd ~/workspace/ file

下载busybox源码：

wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2

解压：

tar -xf busybox-1.36.1.tar.bz2
# -x： 表示提取文件 
# -f： 后面跟着要提取的文件名

进入解压完成的busybox文件夹：

cd busybox-1.36.1

清除配置 并且 配置busybox编译选项：

make mrproper && make menuconfig
# 进入 Settings
# 勾选 Build static binary (no shared libs)

多线程编译 并且 安装：

make -j 20 && make install

创建 initramfs 文件夹 并且 进入：

mkdir ~/workspace/initramfs/ && cd ~/workspace/initramfs/

目录结构为：

创建 bin 文件夹 并且 进入：

mkdir bin && cd bin

拷贝 busybox 二进制可执行文件 到 当前路径：

cp ~/workspace/file/busy-1.36.1/_install/bin/busybox .

返回 上级 文件夹 并且 新建 init 文件：

cd .. && touch init

vim 编辑 init 文件：

vim init
# 按 i 插入
# 按 ESC  输入 :wq  保存退出

按 i 插入以下内容：

#!/bin/busybox sh

/bin/busybox echo "Welcome to Linux"

/bin/busybox sh
补充(不需要插入该内容)：这是一个简单的Shell脚本，它使用了BusyBox工具。
这个脚本的功能是在终端上显示欢迎消息 "Welcome to Linux"，
然后启动一个新的BusyBox shell，使用户可以在其中输入其他命令。

给 init 文件加执行权限 并且 进入 initramfs 文件夹：

chmod +x init && cd ~/workspace/initramfs
# chmod +x 这个命令给名为"init"的文件添加了可执行权限

创建 initramfs.img 镜像：

find . -print0 | cpio -ov --null --format=newc | gzip -9 ../initramfs.img
# -print0：使用 null 字符（而不是换行符）分隔输出
# -o：创建归档
# -v：详细模式，显示文件被归档时的名称
# --null：使用以 null 结尾的文件名（与 find -print0 的输出格式相匹配）
# --format=newc：指定归档格式为 newc
# -9： 以最大的压缩级别（-9）压缩 cpio 归档

将 bzImage 拷贝 到与 initramfs.img 同一文件夹下:

cp ~/workspace/linux-6.5.3/arch/x86_64/boot/bzImage ~/workspace/
cd .. && vim Makefile

以下为 Makefile 文件内容：

run:
	qemu-system-x86_64 \   # QEMU 的命令行工具，用于启动 x86_64 架构的虚拟机
		-kernel bzImage \  # 指定要在虚拟机中加载的内核镜像文件
		-initrd initramfs.img \ # 指定要用作 initramfs 的初始化 RAM 磁盘（ramdisk）映像文件
		-m 256M \ # 设置虚拟机的内存大小为 256 兆字节
		-nographic \ # 告诉 QEMU 在纯文本终端上运行虚拟机，而不是使用图形用户界面（GUI）
		-append "earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0 nokaslr" \ # 传递给内核的命令行参数 具体在下方
		-S \ # 告诉 QEMU 在启动时暂停虚拟机，等待 GDB 连接
		-s   # 告诉 QEMU 打开一个 GDB 服务器,可以连接 GDB 调试器来调试内核（默认端口：1234）
# 按 i 插入
# 按 ESC  输入 :wq  保存退出 
# earlyprintk=serial,ttyS0：这个参数指示内核在早期使用串行控制台 ttyS0 输出调试信息
# console=ttyS0：这个参数告诉内核将系统控制台设置为串行控制台 ttyS0
# nokaslr：这个参数禁用内核地址空间随机化布局 (ASLR)

开启调试：

make run

打开另一个终端：

cd ~/workspace/linux-6.5.3 && gdb vmlinux
# 进入工作区 开启 gdb 调试

gdb 连接本机 1234 端口进行调试：

target remote localhost:1234

gdb命令：在start_kernel函数处打下断点

break start_kernel

gdb命令：进入调用的函数内部

step

至此可以利用gdb愉快的调试Linux内核了！

更多gdb调试信息请查看官方文档：