搭建内核开发调试环境

闲来无事, 总结一下内核开发调试环境的搭建过程, 希望能对和我一样的内核新手们有所帮助.

方案

我的测试系统在QEMU中运行, Host和Guest的架构都是x86_64, 用Busybox生成的initrd做为根文件系统, KGDB做为调试器.

生成内核

内核中需要打开的选项是CONFIG_EXPERIMENTAL, CONFIG_DEBUG_INFO, CONFIG_KGDB和CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE, 同时需要关闭CONFIG_DEBUG_RODATA选项. 然后make bzImage编译生成内核. 具体选项的意义可以去翻内核文档, 这里就不罗嗦了.

生成根文件系统

打开Busybox的CONFIG_STATIC和CONFIG_INSTALL_NO_USR选项, 执行make和make install编译并生成, 然后参照下面的步骤创建initrd根文件系统:

mkdir temp && cd temp

#创建系统目录
mkdir -p dev etc/init.d mnt proc root sys tmp
chmod a+rwxt tmp

cp -rf ../busybox/_install/* ./

#挂载系统目录
cat << EOF > etc/fstab
proc  /proc  proc  defaults  0  0
sysfs  /sys  sysfs defaults  0  0
tmpfs  /tmp  tmpfs defaults  0  0
EOF

cat << EOF > etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::respawn:-/bin/sh
tty2::askfirst:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/bin/umount -a -r
EOF

cat << EOF > etc/init.d/rcS
#!bin/sh
/bin/mount -a
#用mdev生成设备文件
/sbin/mdev -s
EOF

chmod 755 etc/init.d/rcS

find ./ | cpio -o -H newc | gzip > ../rootfs.img

启动QEMU

qemu-system-x86_64 -kernel kernel.img -append \
"root=/dev/ram rdinit=/sbin/init" -initrd rootfs.img 或
qemu-system-x86_64 -kernel kernel.img -append \
"root=/dev/ram rdinit=/sbin/init kgdboc=ttyS0,115200 kgdbwait" \
-initrd rootfs.img -serial tcp::1234,server 第二个命令开启了KGDB, 将Guest系统的串口映射到了Host系统的1234端口, 并在启动过程中等待gdb的连接.

启动gdb

内核开启KGDB的情况下, 执行gdb vmlinux, 其中vmlinux是未压缩的内核. 然后target remote localhost:1234连接kgdb.

接下来就和普通的gdb没什么大的区别了, 比如在sched_clock函数处设置断点break sched_clock, continue继续运行, 到达断点后打印jiffies_64变量print jiffies_64等等.

另外, 运行过程中可以在测试系统里执行echo g > /proc/sysrq-trigger让gdb重新得到控制权.

For 懒人

顺手在github上建了个项目, 可以自动搭建整个内核开发调试环境, 详见README.

http://github.com/adam8157/kernel-studio

git clone git://github.com/adam8157/kernel-studio.git