前言

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21 分钟

略.

确定当前内核开启调试

在调试前我们需要确定该系统是否开启了支持内核调试：

shell

# 使用如下命令
zcat /proc/config.gz

# 确认是否有如下配置：
CONFIG_DEBUG_KERNEL=y
CONFIG_DEBUG_INFO=y
CONFIG_GDB_SCRIPTS=y
CONFIG_KGDB=y
CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE=y

shell

# 部分版本需要依赖于下面的开启,具体需要使用make nenuconfig查看依赖情况
CONFIG_DEBUG_INFO_DWARF5=y
# 或者
CONFIG_DEBUG_INFO_DWARF4=y

或者：

shell

### 以下几个方式都可以###

# 查看是否有任何信息
dmesg | grep -i kgdb

# 挂载debugfs，然后在看看debug下是否有KGDB相关文件
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
ls /proc/sys/kernel/debug

# 查看模块
lsmod | grep kgdboc

获取源码

如果(非嵌入式)设备没有开启KGDB的话，我们需要编译源码来开启。这里主要指的是如ubuntu系统

下载

shell

sudo apt search linux-source
uname -r
# 寻找一个合适的源码包

sudo apt install linux-source-5.10.160 #版本选自己合适的

解压源码：

shell

# 解压
cd /usr/src/linux-source-xxx
tar -xvf linux-source-xxx

# 处理，如果有debain等目录在其中，我们需要把解压的内容移动到上一层目录中
mv linux-source-xxx/* ./

# 复制本系统的配置到源码中
cp -v /boot/config-$(uname -r) .config

检查是否开启了上面的KGDB配置：

shell

# 期间的错误，可以安装下面的软件(报什么错，就安装什么)
sudo apt install libncurses-dev

# /bin/sh: 1: flex: not found，解决如下：
sudo apt-get install flex

# /bin/sh: 1: bison: not found，解决如下：
sudo apt-get install bison

# 查看配置
make menuconfig

# 实际上我看到服务器版本是默认开启的,后面编译可以跳过

编译：

shell

# 编译时会有些头文件没有
sudo apt install libelf-dev libssl-dev bc pahole
make -j$(npro)
sudo make modules_install
sudo make install
sudo update-grub

配置进入调试

进入调试分两类：

启动时进入
运行时进入

启动时进入

启动就进入调试模式有两种方式：

修改/etc/default/grub
开机进入高级设置

方法1

这需要修改CMD LINE：

shell

sudo vim /etc/default/grub
# 写入：
#GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=""
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="kgdboc=ttyXXXX,115200 kgdbwait"

方法2

在开机时，按住shift，然后进入高级设置，再次按下e，然后在配置中加入：

shell

kgdboc=ttyXXXX,115200 kgdbwait

运行时进入

方法1

shell

echo "ttyXXX" > /sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc

当然有些系统可能没有这个文件夹，你需要编译源码时开启KGDBOC。

方法2

shell

# 查看是否开启了sysrq
echo 1 | sudo tee /proc/sys/kernel/sysrq

# 查看它支持的事件
cat /proc/sys/kernel/sysrq

# 进入调试KGDB
echo g > /proc/sysrq-trigger

主机设备配置

我们需要将目标机上源码编译好的vmlinux复制到另外一台设备上，然后使用：

shell

sudo gdb vmlinux
(gdb) set serail baud 115200
(gdb) target remote /dev/ttyS0

调试操作

调试的话有两种:

使用host进行远程gdb
调试串口进行KGDB调试

远程调试kgdb

查看^39124e 这种调试与gdb操作无异

本地串口调试

进入调试后状态如下：我们使用help就可以看到命令列表：

shell

Command         Usage                Description
----------------------------------------------------------
md              <vaddr>             Display Memory Contents, also mdWcN, e.g. md8c1
mdr             <vaddr> <bytes>     Display Raw Memory
mdp             <paddr> <bytes>     Display Physical Memory
mds             <vaddr>             Display Memory Symbolically
mm              <vaddr> <contents>  Modify Memory Contents
go              [<vaddr>]           Continue Execution
rd                                  Display Registers
rm              <reg> <contents>    Modify Registers
ef              <vaddr>             Display exception frame
bt              [<vaddr>]           Stack traceback
btp             <pid>               Display stack for process <pid>
bta             [D|R|S|T|C|Z|E|U|I|M|A]
                                    Backtrace all processes matching state flag
btc                                 Backtrace current process on each cpu
btt             <vaddr>             Backtrace process given its struct task address
env                                 Show environment variables
set                                 Set environment variables
help                                Display Help Message
?                                   Display Help Message
cpu             <cpunum>            Switch to new cpu
kgdb                                Enter kgdb mode
ps              [<flags>|A]         Display active task list
pid             <pidnum>            Switch to another task
reboot                              Reboot the machine immediately
lsmod                               List loaded kernel modules
sr              <key>               Magic SysRq key
dmesg           [lines]             Display syslog buffer
defcmd          name "usage" "help" Define a set of commands, down to endefcmd
kill            <-signal> <pid>     Send a signal to a process
summary                             Summarize the system
per_cpu         <sym> [<bytes>] [<cpu>]
                                    Display per_cpu variables
grephelp                            Display help on | grep
bp              [<vaddr>]           Set/Display breakpoints
bl              [<vaddr>]           Display breakpoints
bc              <bpnum>             Clear Breakpoint
be              <bpnum>             Enable Breakpoint
bd              <bpnum>             Disable Breakpoint
ss                                  Single Step
dumpcommon                          Common kdb debugging
dumpall                             First line debugging
dumpcpu                             Same as dumpall but only tasks on cpus

示例1(ubuntu启动KGDB)

使用如下环境操作
virtual box虚拟机
ubuntu22.04，Server(服务器)版本作为目标机器(target)
ubuntu22.04，Server(服务器)版本作为主机调试(host)

target指的是被调试的设备，host设备则指的是监视，和控制调试进程的设备。 注意：因为在调试时希望可以看源码，我们在配置和编译好target源码后复制该虚拟机。

目标调试机器配置

安装系统

可以参考：安装ubuntu-server。

准备一些软件

shell

sudo apt install vim net-tools iputils-ping samba make gcc nano

安装源码

配置静态网络

shell

sudo nano /etc/netplan/01-installer-config.yaml

# 配置示例
network: 
	version: 2 
		ethernets: 
			enp0s3: 
			addresses: 
			- 192.168.1.12/24 
		gateway4: 192.168.1.1
		nameservers: 
			addresses: 
				- 8.8.8.8 
				- 8.8.4.4

如果想配置动态：

shell

network: 
	version: 2 
	ethernets: 
		enp0s3: 
			dhcp4:true

下载源码

我们先查看一下内核版本：

shell

uname -r
# 我这里是：
5.15.158

# 搜索一下
apt search linux-source-5.15

只找到一个版本：版本大概差不多，当然有更匹配的选择更精确。安装源码：

shell

sudo apt install linux-source-5.15.0

解压

shell

cd /usr/src/linux-source-5.15.0
ls

这里我已经解压后的，实际上只有只有框中的3个文件。解压：

shell

tar -xvf linux-source-5.15.0.tar.bz2
mv linux-source-5.15.0/* ./
rm -r linux-source-5.15.0/

编译源码

我们需要提前安装一些软件，作为环境，具体可以查看上面的流程。

配置

shell

# 复制本系统的配置到源码中
cp -v /boot/config-$(uname -r) .config

# 
make menuconfig

# 配置config，请查看前面的：确定当前内核开启调试

编译与安装

shell

make -j$(npro)
sudo make modules_install
sudo make install
sudo update-grub

之后重启。

调试

复制虚拟机

配置串口

target设置如下： host设置如下：启动系统时，要想两个串口可以在两个虚拟机中通信，需要先开启未勾选:连接到至现有通道或套接字的系统然后再启动勾选的。

测试串口

按照顺序启动两个系统，然后target设备

shell

dmesg |grep tty

#发现log中显示物理串口被加载到ttyS0，我们记住这个

stty -F /dev/ttyS0 speed 115200
sudo cat /dev/ttyS0

然后在host上：

shell

# 同上，查看串口被加载到那个tty上，我这里还是ttyS0

stty -F /dev/ttyS0 speed 115200
sudo su
echo Hello_uart > /dev/ttyS0

查看一些target是否有数据出现。

启动调试

target启动后，我们设置调试串口：

shell

echo "ttyS0" > sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc

# 进入调试KGDB
echo g > /proc/sysrq-trigger

当然也可以设置开机就进入调试，不过启动很慢。 target设置如下：在这里设备就会卡住，我们需要操作host端。 host端设置如下：这样便进入了KGDB调试。

示例2(嵌入式系统启动KGDB)

这是一个嵌入式的调试过程，使用设备与软件如下：
A40i，Kernel-5.10.149， Qt5.10
ubuntu+vmware
串口工具

配置

先试用deconfig或./build.sh menuconfig开启KGDB和DEBUG。
然后编译，烧录。

链接调试

在目标机器使用：

shell

#先看看tty，在串口调试输入
#打印如下：
/dev/ttyS0

#我们设置
echo "ttyS0" > /sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc
#也可以
echo "ttyS0,115200" > /sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc

#然后设置
echo g > /proc/sysrq-trigger

接着会进入：我们输入help：这表示可以开始调试了。

Host接入调试

我们打开ubuntu虚拟机，开启后，将串口接入到虚拟机：通过：

shell

dmesg | grep tty

可以看到ttyUSB0是该调试串口我们进入到源码目录：

shell

cd SDK_SOURCE
cd out/a40i_h/kernel/build

接着输入（注意sudo）：

shell

sudo ../../../toolchain/gcc-linaro-5.3.1-2016.05-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-gdb vmlinux

我们设置波特率和串口：

shell

set serial baud 115200
target remote /dev/ttyUSB0

可以看到，当前断点在kgdb_breakpoint;

示例3(调试示例)

^71dde3

^39124e

这里使用的设备是：
A40i，Kernel5.10，QT5.10 (target)
Ubuntu22 (Host)
串口调试

target先进入KGDB 我们简单的进行调试一个驱动，这里挑选的是i2c，代码以及函数如下：

shell

# SDK_SOURCE/kernel/linux-5.10/drivers/i2c/busses/i2c-sunxi.c
# 选择函数：
sunxi_i2c_status_show

我们阅读源码发现，该函数式通过读取class节点下的status触发进入。我们在host端设置如下：

shell

(gdb) b sunxi_i2c_status_show
(gdb) c

这样target则会继续执行，我们这样操作target：

shell

cd /sys/class/i2c-adapter/i2c-0/device
cat status

执行上面命令后target会卡住。我们看看host端，发现触发中断了： gdb中输入命令list可以查看一下源码：对比实际的源码：一模一样。好了，我们开始单步调试：

shell

(gdb) n
(gdb) n
(gdb) list

我们查看一下指针i2c的地址，但是：这里是被优化了，我们来看看i2c_status：我们直接使用：

shell

(gdb) r

target显示：我们可以print *attr: 或打印print *dev：

示例4(调试用户定义模块)

在这里，我们需要编写一个简单的模块，然后进行调试。这里使用的设备是： +飞凌 A40i，Kernel5.10，QT5.10 (target)
Ubuntu22 (Host)
串口调试

编译及加载

在此，我们使用[[lesson_4.c|文件节点操作]]来进行实验，我们先将其放入内核源码进行交叉编译，然后在上传到target设备：

makefile

# makefile修改
#KERNEL_DIR=/SDK_SOUR/OKA40i-linux-sdk/kernel/linux-5.10
CROSS_COMPILE=/SDK_SOUR/OKA40i-linux-sdk/out/toolchain/gcc-linaro-5.3.1-2016.05-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-
CC=$(CROSS_COMPILE)gcc
LD=$(CROSS_COMPILE)ld
PWD=$(shell pwd)
ARCH=arm

obj-m := lesson_4.o
module-objs := lesson_4.o

MAKE=make

all:
	$(MAKE) ARCH=${ARCH} CROSS_COMPILE=${CROSS_COMPILE} -C $(CROSS_COMPILE_PATH) M=$(PWD) modules

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf ./*o ./*.ko ./.+ ./*.order ./Module.* ./*.mod.c ./.*.cmd -d ./.\w+

然后载入模块：

shell

insmod lesson_4.ko

准备调试

我们通过以下方式获取模块的加载位置：

获取模块加载地址

方式1

shell

# 方式1
cat /proc/modules
# 结果如下：
lesson_4 16384 0 - Live 0xbf024000 (PO)

方式2

shell

# 方式2
cat /proc/kallsyms | grep lesson_4| sort
# 地址最小的那个就是

方式3

shell

# cd cat /sys/module/<module_name>/sections/
cat /sys/module/lesson_4/sections
ls -all     # 如果是ls，"."开头的文件会隐藏，看不到
cat .text

进入调试

target进入

我们依照^71dde3方法进入调试模式。

Host进入

同样我们依照^71dde3方法进入调试模式。我们进入驱动模块(文件节点)的源码目录，在里面启动KGDB:

shell

# vmlinux在内核源码的输出目录，我们现需要使用vmlinux进入调试
# SDK_SOURCE/OKA40i-linux-sdk/out/toolchain/gcc-linaro-5.3.1-2016.05-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-gdb

# sudo <交叉gdb位置> <内核vmlinx位置>
sudo /home/forlinx/work2/OKA40i-linux-sdk/out/toolchain/gcc-linaro-5.3.1-2016.05-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-gdb /home/forlinx/work2/OKA40i-linux-sdk/out/a40i_h/kernel/build/vmlinux

然后设置波特率参数，连接TTY(串口)，接着载入当前驱动的模块文件：

shell

#地址是上面获取的
add-symbol-file lesson_4.ko 0xbf024000

我们设置一个断点：

shell

(gdb) b scull_write

然后使用tty连接调试设备，并继续运行设备：c。接着在target上操作：

shell

# 驱动这里并没有显示的创建文件节点，所以我们先看看scull设备的主设备号
dmesg

然后再创建一个文件节点：

shell

mknode /dev/scull0 c 241 0

接着：

shell

echo 9 > /dev/scull0

之后就会进入中断，我们可以看看host端的中断状态。

示例5(嵌入式系统开机启动KGDB)

上面演示的都是开机后使用sys Rq进入的调试，但如果我们需要调试开机过程中的代码，则需要在开机后就进入KGDB。
RK3588 kernel-6.1.75
ubuntu-22.0

注意：ARM设备似乎无法在更早的时候进入KGDB，而X86可以更早进入KGDB，所以RK3588无法调试比较早的代码，具体原因可以查看Early_KGDB。

配置

CONFIG_DEBUG_KERNEL=y
CONFIG_DEBUG_INFO=y
CONFIG_DEBUG_INFO_DWARF5=y
CONFIG_KGDB=y 
CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE=y
CONFIG_KGDB_KDB=y
# 记得关闭优化，不然很多局部变量都会被优化掉，调试查看不到任何数值
# 1. 进行优化，同时保留调试信息
# 2. 关闭减少调试信息选项
CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_DEBUGGING=y
CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED=n

这里的CONFIG_KGDB_KDB是可选选项，它的作用是，在你进入KGDB中断时(错误,主动进入)，你可以通过串口命令行进行基本的调试。

启动

我们可以将启动命令行加入到开机command line，可以通过以下方式：

uboot 命令行

shell

setenv bootargs ${bootargs} kgdboc_earlycon=uart kgdbwait
saveenv
boot

设备树

shell

# 注意记得将原来的bootargs，完全复制过来，再加上kgdboc_earlycon=uart kgdbwait
&chosen {
	bootargs = "kgdboc_earlycon=uart kgdbwait earlycon=uart8250,mmio32,0xfeb50000 console=ttyFIQ0 irqchip.gicv3_pseudo_nmi=0 root=PARTUUID=614e0000-0000 rw rootwait";
};

这样我们就可以在开机时进入KGDB：接下来的调试过程可以参考上面的示例。注意：这里的启动命令行与上面的kgdboc=ttyXXXX,115200 kgdbwait不一样，这是因为在开机初期，TTY模块还未加载，只有基础的uart，所以如果RK3588进入系统后，还是可以像上面一样使用kgdboc=ttyXXXX,115200 kgdbwait进入KGDB模式。

其他

当然我们也可以通过在代码中注入kgdb_breakpoint();,比如在按键中加入该中断：

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