Linux-Mac M1 debug linux kernel
参考文献
搭建环境
- 使用
ubuntu-20.04.5-live-server-arm64.iso镜像文件,使用虚拟机环境搭建Ubuntu20.04,在其基础上编译linux kernel
安装编译内核需要的依赖
1 | root@holelin:~# sudo apt install git build-essential kernel-package fakeroot libncurses5-dev libssl-dev ccache flex bison libelf-dev |
sudo apt install gcc-x86-64-linux-gnu g++-x86-64-linux-gnu安装适用于x86架构的gcc和g++编译器
下载linux内核代码
1 | # cd /root |
内核编译配置项设置
- 进入源码目录,输入
make ARCH=x86_64 menuconfig配置Linux内核的选项
1 | # cd linux |
- 经过上述操作后,会产生
.config文件
开始编译内核
1 | root@holelin:~/linux# make ARCH=x86_64 CROSS_COMPILE=x86_64-linux-gnu- -j8 |
-
注意: 此处因为之前编译过,就直接成功产生了结果文件
arch/x86/boot/bzImage,执行上述命令后,还需要一些配置,可以通过按Enter键来使用默认值 -
最终会产生两个文件
- 编译过程会产生一个映像文件
arch/x86/boot/bzImage - 在
Linux源代码目录中会产生一个名为vmlinux的对象文件
- 编译过程会产生一个映像文件
-
成功产生上述两个文件,则表明已成功编译
Linux内核 🎉
运行内核
-
使用
qemu来运行内核1
# sudo apt install qemu qemu-system
-
使用
qemu运行1
# qemu-system-x86_64 -no-kvm -kernel arch/x86/boot/bzImage -hda /dev/zero -append "root=/dev/zero console=ttyS0" -serial stdio -display none
- 提示无法缺少文件系统
使用buildroot用于生成文件系统映像
-
访问https://buildroot.org/download.html,下载并解压缩
buildroot-2024.08.1.tar.gz文件1
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7# cd buildroot-2024.08.1/
# sudo make menuconfig
# 下面选项如果没有选上的，选上（点击空格键），然后 save 保存设置，退出 exit。
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Target Options → Target Architecture → x86_64
Filesystem images → ext2/3/4 root file system → ext4 -
配置完成后,使用
make ARCH=x86_64 -j8进行编译.这个会花费一段时间1
# make ARCH=x86_64 -j8
-
编译成功后会在
buildroot-2024.08.1/output/images/下产生文件系统镜像1
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7root@holelin:~/buildroot-2024.08.1# ll output/images/
total 19012
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Nov 4 03:26 ./
drwxr-xr-x 6 root root 4096 Nov 4 03:26 ../
-rw-r--r-- 1 root root 62914560 Nov 4 06:24 rootfs.ext2
lrwxrwxrwx 1 root root 11 Nov 4 03:26 rootfs.ext4 -> rootfs.ext2
-rw-r--r-- 1 root root 5795840 Nov 4 03:26 rootfs.tar -
进入
linux kernel目录下,重新使用qemu启动内核1
2# cd /root/linux
# sudo qemu-system-x86_64 -s -S -kernel arch/x86/boot/bzImage -boot c -m 2049M -hda /root/buildroot-2024.08.1/output/images/rootfs.ext4 -append "root=/dev/sda rw console=ttyS0,115200 acpi=off nokaslr" -serial stdio -display none- 输入
root直接登录
- 输入
debug linux kernel on mac m1
-
因为本人笔记本为
MBP M1,无法直接使用gdb来调试,只能使用XCode带有的lldb来调试 -
将
linux kernel目录以及buildroot-2024.08.1目录复制到Mac上,与此同时同样需要安装qemu,在Mac上进入,即在我本机上目录结构为1
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71# cd ~/Downloads/linux-debug
# tree -L 2
.
├── buildroot-2024.08.1
│ ├── CHANGES
│ ├── COPYING
│ ├── Config.in
│ ├── Config.in.legacy
│ ├── DEVELOPERS
│ ├── Makefile
│ ├── Makefile.legacy
│ ├── README
│ ├── arch
│ ├── board
│ ├── boot
│ ├── configs
│ ├── dl
│ ├── docs
│ ├── fs
│ ├── linux
│ ├── output
│ ├── package
│ ├── support
│ ├── system
│ ├── toolchain
│ └── utils
├── buildroot-2024.08.1.tar.gz
├── linux
│ ├── COPYING
│ ├── CREDITS
│ ├── Documentation
│ ├── Kbuild
│ ├── Kconfig
│ ├── LICENSES
│ ├── MAINTAINERS
│ ├── Makefile
│ ├── Module.symvers
│ ├── README
│ ├── System.map
│ ├── arch
│ ├── block
│ ├── built-in.a
│ ├── certs
│ ├── crypto
│ ├── drivers
│ ├── fs
│ ├── include
│ ├── init
│ ├── io_uring
│ ├── ipc
│ ├── kernel
│ ├── kernel_test
│ ├── lib
│ ├── mm
│ ├── modules.builtin
│ ├── modules.builtin.modinfo
│ ├── modules.order
│ ├── net
│ ├── rust
│ ├── samples
│ ├── scripts
│ ├── security
│ ├── sound
│ ├── tools
│ ├── usr
│ ├── virt
│ ├── vmlinux
│ ├── vmlinux-gdb.py -> /root/linux/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py
│ ├── vmlinux.a
│ └── vmlinux.o
└── linux.tar.gz -
启动内核
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2# cd linux
# qemu-system-x86_64 -s -S -kernel arch/x86/boot/bzImage -boot c -m 2049M -hda /Users/holelin/Downloads/linux-debug/buildroot-2024.08.1/output/images/rootfs.ext4 -append "root=/dev/sda rw console=ttyS0,115200 acpi=off nokaslr" -serial stdio -display none -
使用
lldb调试,新启动一个终端1
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30# lldb --arch x86_64 /Users/holelin/Downloads/linux-debug/linux/vmlinux
(lldb) target create --arch=x86_64 "/Users/holelin/Downloads/linux-debug/linux/vmlinux"
Current executable set to '/Users/holelin/Downloads/linux-debug/linux/vmlinux' (x86_64).
(lldb) settings set target.source-map /root/linux /Users/holelin/Downloads/linux-debug/linux
(lldb) gdb-remote 1234
Process 1 stopped
* thread #1, stop reason = signal SIGTRAP
frame #0: 0x000000000000fff0 vmlinux`exception_stacks + 16368
vmlinux`exception_stacks:
-> 0xfff0 <+16368>: addb %al, (%rax)
0xfff2 <+16370>: addb %al, (%rax)
0xfff4 <+16372>: addb %al, (%rax)
0xfff6 <+16374>: addb %al, (%rax)
(lldb) b start_kernel
Breakpoint 1: where = vmlinux`start_kernel + 39 at main.c:908:2, address = 0xffffffff832669b7
(lldb) b tcp_v4_connect
Breakpoint 2: where = vmlinux`tcp_v4_connect + 34 [inlined] sock_net at sock.h:655:9, address = 0xffffffff81c93322
(lldb) c
Process 1 resuming
Process 1 stopped
* thread #1, stop reason = breakpoint 1.1
frame #0: 0xffffffff832669b7 vmlinux`start_kernel at main.c:908:2
905 char *command_line;
906 char *after_dashes;
907
-> 908 set_task_stack_end_magic(&init_task);
909 smp_setup_processor_id();
910 debug_objects_early_init();
911 init_vmlinux_build_id();-
settings set target.source-map /root/linux /Users/holelin/Downloads/linux-debug/linux: 设置源码路径映射 -
gdb-remote 1234: 连接服务 -
b start_kernel和b tcp_v4_connect设置两个断点 -
c跳过断点 -
b tcp_v4_connect断点可以通过telnet ip port来触发
-
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