用 kGDB 调试 Linux 内核

简介

这个文档记录了用kGDB调试Linux内核的全过程，都是在前人工做基础上的一些总结。如下操做都是基于特定板子来进行，可是大部分都能应用于其余平台。

要使用KGDB来调试内核，首先须要修改config配置文件，打开相应的配置，配置内核启动参数，甚至修改串口驱动添加poll支持，而后才能经过串口远程调试内核。

配置内核

基本配置

在内核配置文件：.config中，须要打开以下选项

CONFIG_KGDB	加入KGDB支持
CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE	使KGDB经过串口与主机通讯(打开这个选项，默认会打开CONFIG_CONSOLE_POLL和CONFIG_MAGIC_SYSRQ)
CONFIG_KGDB_KDB	加入KDB支持
CONFIG_DEBUG_KERNEL	包含驱动调试信息
CONFIG_DEBUG_INFO	使内核包含基本调试信息
CONFIG_DEBUG_RODATA=n	关闭这个，能在只读区域设置断点

可选选项

CONFIG_PANIC_TIMEOUT=5
CONFIG_BOOTPARAM_SOFTLOCKUP_PANIC_VALUE=1
CONFIG_BOOTPARAM_HUNG_TASK_PANIC_VALUE=1
CONFIG_S3C2410_WATCHDOG_ATBOOT=0
CONFIG_FRAME_POINTER -- 使KDB可以打印更多的栈信息
CONFIG_KALLSYMS -- 加入符号信息
CONFIG_KDB_KEYBOARD -- 若是是经过目标版的键盘与KDB通讯，须要把这个打开，且键盘不能是USB接口
CONFIG_KGDB_TESTS

启动参数

打开相应的选项后，须要配置kernel启动参数，使KGDB和内核可以找到正确的通讯接口。若是是使用串口，则须要配置以下选项：

console=ttySAC3,115200 kgdboc=ttySAC3,115200

若是须要调试内核的启动过程，则须要在kgdboc后面加入kgdbwait。

在其余板子上，若使用以太网口来和KGDB进行通讯，则要把kgdboc换成kgdboe(kgdb 
over ethernet)）。

配置完后，就能够正常编译，而后把内核下载到目标板上面。

串口驱动修改

若是在内核启动的过程当中出现以下错误提示：

kgdb: Unregistered I/O driver, debugger disabled.

则须要根据这一部分，修改串口驱动程序，若能正常进入kgdb，则忽略该节，直接进入下一节使用KGDB。

在drivers/tty/serial/kgdboc.c中的configure_kgdboc函数，会经过tty_find_polling_driver(cptr, 
&tty_line)来找寻内核启动参数中指定的串口驱动。而后经过kgdboc_get_char()和kgdboc_put_char()来和主机串口正常通讯。

能够看到在config配置文件的CONFIG_CONSOLE_POLL就是使能串口与kgdboc的接口。若是 tty_find_polling_driver没有找到对应的串口通讯接口，则会调用kernel/debug/debug_core.c中的 kgdb_unregister_io_module进行错误处理。

有的板子的串口驱动并无加入对kgdboc通讯的支持，例如Samsung的串口驱动须要在drivers/tty/serial/samsung.c中手动添加。 
添加与kgdboc通讯的接口，只需添加一个发送函数和接收函数，而后在驱动操做结构体中加入对应的函数就能够了。具体的PATCH以下：

drivers/tty/serial/samsung.c | 22 ++++++++++++++++++++++
1 files changed, 22 insertions(+), 0 deletions(-)

diff --git a/drivers/tty/serial/samsung.c b/drivers/tty/serial/samsung.c
index ff6a4f8..5ceb7d7 100755
--- a/drivers/tty/serial/samsung.c
+++ b/drivers/tty/serial/samsung.c
@@ -893,7 +893,29 @@ static struct console s3c24xx_serial_console;
#define S3C24XX_SERIAL_CONSOLE NULL
#endif

+#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
+static void s3c24xx_serial_poll_put_char(struct uart_port *port, unsigned char c)
+{
+    while (!(rd_regl(port, S3C2410_UTRSTAT) & S3C2410_UTRSTAT_TXE))
+       ;
+
+     wr_regl(port, S3C2410_UTXH, c);
+}
+
+static int s3c24xx_serial_poll_get_char(struct uart_port *port)
+{
+    while (!(rd_regl(port, S3C2410_UTRSTAT) & S3C2410_UTRSTAT_RXDR))
+       ;
+
+    return rd_regl(port, S3C2410_URXH);
+}
+#endif
+
static struct uart_ops s3c24xx_serial_ops = {
+#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
+    .poll_get_char = s3c24xx_serial_poll_get_char,
+    .poll_put_char = s3c24xx_serial_poll_put_char,
+#endif
.pm = s3c24xx_serial_pm,
.tx_empty = s3c24xx_serial_tx_empty,
.get_mctrl = s3c24xx_serial_get_mctrl,
--
1.7.5.4

加入这个patch，从新编译内核，以后就能正常进入kgdb

gdb远程调试

若是在内核启动参数中加入了kgdbwait，则内核会在完成基本的初始化以后，停留在kgdb的调试陷阱中，等待主机的gdb的远程链接。

因为大部分的板子只有一个调试串口，因此你须要把以前与串口通讯的minicom退出来，而后在内核源码的目录下，执行如下命令：

$ arm-linux-gnueabi-gcc vmlinux
(gdb) target remote /dev/ttyUSB0
(gdb) set detach-on-fork on
(gdb) b panic()
(gdb) c

固然，你也能够agent-proxy来复用一个串口，经过虚拟出两个TCP端口。这时候，gdb就须要用target 
remote命令链接kgdb，例如：

(gdb) target remote localhost:5551

agent-proxy能够经过这里获取：git://git.kernel.org/pub/scm/utils/kernel/kgdb/agent-proxy.git，具体用法，请看该repo下的README。

在用gdb来调试内核的时候，因为内核在初始化的时候，会建立不少子线程。而默认gdb会接管全部的线程，若是你从一个线程切换到另一个线程，gdb会立刻把原先的线程暂停。可是这样很容易致使kernel死掉，因此须要设置一下gdb。 
通常用gdb进行多线程调试，须要注意两个参数：follow-fork-mode和detach-on-fork。

• detach-on-fork参数，指示GDB在fork以后是否断开（detach）某个进程的调试，或者都交由GDB控制：

  set detach-on-fork [on|off]

  • on: 断开调试follow-fork-mode指定的进程。
  • off: gdb将控制父进程和子进程。

• follow-fork-mode指定的进程将被调试，另外一个进程置于暂停（suspended）状态。follow-fork-mode的用法为：

  set follow-fork-mode [parent|child]

  • parent: fork以后继续调试父进程，子进程不受影响。
  • child: fork以后调试子进程，父进程不受影响。

REFERENCE

• gdb user 
  mannual: http://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/
• gdb 
  internal: http://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdbint.html
• kgdb/kdb official 
  website: https://kgdb.wiki.kernel.org/
• kernel debug 
  usage: http://www.kernel.org/doc/htmldocs/kgdb.html
• kdb in elinux.org: http://elinux.org/KDB
• multi-threads debug in 
  gdb: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdbmp/
• KGDB.info: http://www.kgdb.info/