GDB+QEMU调试内核模块(实践篇)

调试内核模块的方法有很多。最常用的，可能也是上手难度最低的就是使用prinfk打印出相关的调试信息，但是总给人的感觉不够geeek，所以这里描述一种能够使用gdb+qemu来调试内核的方法。

启动虚拟机

/data/bin/qemu-system-x86_64 -m 6144 -M accel=kvm -cpu host -smp 4 -nographic 
-kernel /root/code/linux-4.18.2/arch/x86/boot/bzImage 
-device virtio-blk-pci,scsi=off,bus=pci.0,addr=0x6,drive=drive-virtio-disk1,id=virtio-disk0,disable-modern=off,disable-legacy=on 
-drive format=raw,if=none,id=drive-virtio-disk1,cache=directsync,file=/data/rootfs.img,aio=native 
-netdev tap,id=tap0,ifname=virbr0-nic,vhost=no,script=no 
-device virtio-net-pci,netdev=tap0 
-append "root=/dev/vda rw console=ttyS0 nokaslr" -enable-kvm -S -gdb tcp::8889

当进入到虚拟机之后，启动相关的网卡，可以方便的向虚拟机中拷贝相关需要的文件，方便调试。

内核模块实例

使用以下链接 中内核模块，作为调试示例。
如果调试的目标虚拟机是Ubuntu16.04，使用如下分支：

git clone -b build-for-ubuntu16046 https://github.com/caisan/simplefs

如果是centos7 作为调试的目标虚拟机主机，使用如下分支：

git clone -b build-for-centos7 https://github.com/caisan/simplefs

为了能在Guest中编译simplefs文件系统，需要在Guest中编译下Linux-kernel 4.18.2，但是不是完全编译，只需要编译所需要的kernel headers，module依赖。
进入到Guest中：

cd linux-4.18.2
make menuconfig
make modules - j4
make modules_install -j4

上述编译结束后，到Guest 的路径下:/lib/modules/4.18.2下确认下，不出意外用ls -al可以看到build和source都链接到/root/linux-4.18.2，如下：

然后再进入到simplefs, 执行编译此simplefs模块：

make

随后加载该simplefs.ko模块。注意如果是在centos7上加载此模块，需要先加载jbd2，即就是：modprobe jbd2
调试的虚拟机我选的Ubuntu 16.04.6，内核版本是
如下：

 insmod ./simplefs.ko

cat /sys/module/simplefs/sections/.text
0xffffffffc098f000

cat /sys/module/simplefs/sections/.data
0xffffffffc0992000

cat /sys/module/simplefs/sections/.bss
0xffffffffc0992580

以上通过.text, .data, .bss定位到了模块的加载地址，可以使用这三个信息开始我们的调试。

在Host上调试内核。

以上将基于QEMU+kvm中的Guest安装好了，现在在Host上进行调试工作。这里说在Host上其实不太准确，调试的目标是Guest kernel上的模块，Host上执行相当于是GDB远程调试，whatever，意会这个意思就可以了。但是请务必将Host上调试的kernel代码和Guest上的版本保持一致。
以我为例，我Host上kernel代码路径是在/root/code/linux-4.18.2
因此可以在~/.gdbinit 中添加如下内容：

add-auto-load-safe-path /root/code/linux-4.18.2/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py
target remote:8889

（这里要强调的是，Host上的kernel同样是经过编译过后的）
进入到已经编译好的kernel源码目录:

gdb ./vmlinux

此时进入到了gdb中，由于我们调试的simplefs.ko模块，因此还要在gdb中加载这个模块，注意：这里的加载和使用insmod加载有区别，两者都要做。
将Guest中网络设置好之后，可以将在Guest中编译好的simplefs.ko模块拷贝出来，下面.text``.data``.bss相关的地址和在Guest中保持一致。

(gdb) add-symbol-file ./simplefs.ko 0xffffffffc098f000 -s .data 0xffffffffc0992000 -s .bss 0xffffffffc0992580

加载好之后就可以调试了。

触发调试。

这里以调试mount的操作为例，在Guest中执行常规的挂载mount 操作，如下：

dd bs=4096 count=100 if=/dev/zero of=image
./mkfs-simplefs image
mount -o loop -t simplefs image /root/simplefs/mount/

或者采用以下方式设置挂载：

fallocate -l 1G disk.img
losetup -f /root/disk.img

取消挂载：
losetup -D

然后在Host的gdb中设置断点：

(gdb) b simplefs_fill_super
(gdb) c

等待触发到breakpoint。调试命令和gdb使用相同。