25、Linux内核调试全攻略

Linux内核调试全攻略

1. 内核调试面临的挑战

调试现代操作系统，尤其是Linux内核，充满了挑战。随着处理器速度的提升和复杂度的增加，传统的调试方法如使用在线仿真器替换处理器已不再适用。此外，虚拟内存操作系统也带来了独特的调试难题。以下是调试Linux内核代码时会遇到的一些具体挑战：
- 编译器优化 ：GCC是一个优化编译器，Linux内核默认使用 -O2 优化级别进行编译。这会启用许多优化算法，改变代码的基本结构和顺序，例如大量使用内联函数。内联函数虽然能提高性能，但会使调试变得复杂，因为它会导致调试器报告的行号与源代码的行号不匹配。
- 单步调试困难 ：在Linux内核的许多区域，单步执行代码非常困难或根本不可能。例如，修改虚拟内存设置的代码路径，以及涉及处理器异常的转换，都会改变操作上下文，使得单步调试变得异常困难。
- 启动代码调试难 ：启动代码由于靠近硬件且可用资源有限（如没有控制台、内存映射有限等），调试起来特别困难。

2. 使用KGDB进行内核调试

有两种流行的方法可以在Linux内核中进行符号源级调试：使用KGDB作为远程gdb代理，以及使用硬件JTAG探针控制处理器。这里主要介绍KGDB的使用。

2.1 KGDB简介

KGDB（Kernel GDB）是一组Linux内核补丁，通过其远程串行协议为gdb提供接口。它实现了一个gdb存根，与运行在主机开发工作站上的交叉gdb进行通信。直到最近，目标设备上的KGDB还需要通过串行连接到开发主机，不过现在有些目标设备支持通过以