嵌入式开发中的实战 KGDB 调试教程（附概念解析与面试问答）

原创于 2025-07-04 17:10:42 发布 · 1.2k 阅读

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#面试 #职场和发展 #linux #ci/cd #运维 #jenkins

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嵌入式开发中的实战 KGDB 调试教程（附概念解析与面试问答）

关键词：KGDB、内核调试、嵌入式Linux、串口调试、GDB、驱动开发

一、什么是 KGDB？

KGDB（Kernel GNU Debugger） 是 Linux 提供的一个用于调试内核的机制，允许你通过串口或网络使用 GDB（GNU Debugger）调试正在运行的内核。

📌 一句话总结：KGDB 就是给 Linux 内核加上了 GDB，让你可以设置断点、单步执行、查看变量，像调试应用程序一样调试内核。

二、KGDB 在嵌入式场景中的价值

嵌入式设备常见的调试方式：

printk 打印信息
dmesg 查看内核日志
strace 分析系统调用

然而：

当系统死机、卡死、异常重启时，printk 可能输出不了任何信息。
调试驱动初始化、中断或调度相关问题，printk 远远不够。

✅ KGDB 弥补了这一短板，适用于如下情况：

应用场景	KGDB 优势
系统异常死机、黑屏无日志	可直接捕获 panic 和异常指令，定位崩溃现场
驱动开发和中断调试	可以断在 probe、irq handler 等函数上单步调试
调度或死锁分析	可查看调度器状态、锁状态、等待队列

三、KGDB 工作原理简介

KGDB 工作原理如下：

内核中编译支持 KGDB 和 KGDB_OC（串口控制台）
系统启动时通过串口等待 GDB 连接
用户端运行 GDB，通过串口与目标连接
一旦连接，GDB 可进行断点、调试操作

调试流程如下：

[GDB 主机] ------串口/网络------> [目标设备内核 + kgdb]

四、配置嵌入式内核支持 KGDB

4.1 配置内核选项（`make menuconfig`）

Kernel hacking  --->
  [*] Kernel debugging
  [*] KGDB: kernel debugger
  [*] KGDB: use kgdb over the serial console

对于串口调试还需：

Device Drivers  --->
  Character devices  --->
    [*] Support for console on serial port

编译后生成的内核应为 vmlinux（未压缩，带符号信息）

4.2 设置启动参数

在 U-Boot 启动参数中追加：

kgdboc=ttyLP1,115200 kgdbwait

说明：

kgdboc 指定串口设备名（和波特率）
kgdbwait 表示内核启动时暂停，等待 GDB 连接

4.3 配置串口连接

开发板与主机通过 USB 转串口线连接（如 /dev/ttyUSB0）

五、GDB 调试流程（本地机执行）

5.1 启动 GDB 加载符号

aarch64-poky-linux-gdb ./vmlinux

在这里插入图片描述

5.2 连接串口（以 ttyUSB0 为例）

target remote /dev/ttyUSB0

若连接成功，内核会显示进入 KGDB 模式，GDB 会停在一个断点处。

5.3 常用调试命令

b my_driver_probe         # 设置断点
c                         # 继续执行
s                         # 单步调试
info registers            # 查看寄存器
bt                        # 查看调用栈
p my_var                  # 查看变量

六、驱动调试实战示例（I2C 驱动卡死）

某 I2C 驱动在 probe 时系统重启。

6.1 加断点调试定位

b my_i2c_probe
c

进入 probe 后单步执行，发现某函数 read_reg(NULL) 访问了空指针。

6.2 查看变量状态

p *client
p client->addr

七、典型问题与解决方案

问题	可能原因	解决方案
连接后无响应	串口波特率错误	确认 `kgdboc=ttyX,115200` 中串口号与设备一致
GDB 无法连接	没有加 `kgdbwait`	添加启动参数，或运行时启用 echo `ttyLP1,115200` > kgdboc
无法设置断点	编译未带符号信息	使用 `vmlinux` 而非 `Image`、`zImage`

八、面试常问 KGDB 问题

Q1：KGDB 是怎么工作的？

答： KGDB 允许使用 GDB 通过串口或网络与内核通信，GDB 调用 target remote 与 kgdb 配对进行调试。

Q2：KGDB 和 printk、dynamic debug 区别？

工具	场景	优点
printk	日常调试	简单易用，但遇到死机就没输出
dynamic debug	日志动态控制	灵活，但仍不能单步或观察变量
KGDB	崩溃定位 / 单步调试	功能最强，适合定位复杂问题