揭开Linux系统内核调试器的神秘面纱（三）
时间：2007-05-22 来源：lingfen1552
多数 Linux 分发版包含一个 Electric Fence 包，不过您也可以选择下载它。Electric Fence 是一个由 Bruce Perens 编写的 malloc() 调试库。它就在您分配内存后分配受保护的内存。如果存在 fencepost 错误（超过数组末尾运行），程序就会产生保护错误，并立即结束。通过结合 Electric Fence 和 gdb，您可以精确地跟踪到哪一行试图访问受保护内存。 Electric Fence 的另一个功能就是能够检测内存泄漏。
strace 命令是一种强大的工具，它能够显示所有由用户空间程序发出的系统调用。strace 显示这些调用的参数并返回符号形式的值。 strace 从内核接收信息，而且不需要以任何特殊的方式来构建内核。将跟踪信息发送到应用程序及内核开发者都很有用。在清单 6 中，分区的一种格式有错误，清单显示了 strace 的开头部分，内容是关于调出创建文件系统操作（mkfs）的。strace 确定哪个调用导致问题出现。
清单 6. mkfs 上 strace 的开头部分
[code:1:95b8e28830]execve("/sbin/mkfs.jfs", ["mkfs.jfs", "-f", "/dev/test1"], &
..
open("/dev/test1", O_RDWR O_LARGEFILE) = 4
stat64("/dev/test1", {st_mode=&, st_rdev=makedev(63, 255), ...}) = 0
ioctl(4, 0x40041271, 0xbfffe128) = -1 EINVAL (Invalid argument)
write(2, "mkfs.jfs: warning - cannot setb" ..., 98mkfs.jfs: warning -
cannot set blocksize on block device /dev/test1: Invalid argument )
= 98
stat64("/dev/test1", {st_mode=&, st_rdev=makedev(63, 255), ...}) = 0
open("/dev/test1", O_RDONLY O_LARGEFILE) = 5
ioctl(5, 0x80041272, 0xbfffe124) = -1 EINVAL (Invalid argument)
write(2, "mkfs.jfs: can't determine device"..., ..._exit(1)
= ?[/code:1:95b8e28830]
清单 6 显示 ioctl 调用导致用来格式化分区的 mkfs 程序失败。ioctl BLKGETSIZE64 失败。（BLKGET- SIZE64 在调用 ioctl 的源代码中定义。) BLKGETSIZE64 ioctl 将被添加到 Linux 中所有的设备，而在这里，逻辑卷管理器还不支持它。因此，如果 BLKGETSIZE64 ioctl 调用失败，mkfs 代码将改为调用较早的 ioctl 调用；这使得 mkfs 适用于逻辑卷管理器。
zhchhui 回复于：2003-09-15 10:57:11
[b:627becdd94][size=18:627becdd94] 第 3 种情况：使用 gdb 和 Oops[/size:627becdd94][/b:627becdd94]
您可以从命令行使用 gdb 程序（Free Software Foundation 的调试器）来找出错误，也可以从诸如 Data Display Debugger（DDD）这样的几个图形工具之一使用 gdb 程序来找出错误。您可以使用 gdb 来调试用户空间程序或 Linux 内核。这一部分只讨论从命令行运行 gdb 的情况。
使用 gdb program name 命令启动 gdb。gdb 将载入可执行程序符号并显示输入提示符，让您可以开始使用调试器。您可以通过三种方式用 gdb 查看进程：
使用 attach 命令开始查看一个已经运行的进程；attach 将停止进程。
使用 run 命令执行程序并从头开始调试程序。
查看已有的核心文件来确定进程终止时的状态。要查看核心文件，请用下面的命令启动 gdb。
gdb programname corefilename
要用核心文件进行调试，您不仅需要程序的可执行文件和源文件，还需要核心文件本身。要用核心文件启动 gdb，请使用 -c 选项：
gdb -c core programname
gdb 显示哪行代码导致程序发生核心转储。
在运行程序或连接到已经运行的程序之前，请列出您觉得有错误的源代码，设置断点，然后开始调试程序。您可以使用 help 命令查看全面的 gdb 在线帮助和详细的教程。
kgdb 程序（使用 gdb 的远程主机 Linux 内核调试器）提供了一种使用 gdb 调试 Linux 内核的机制。kgdb 程序是内核的扩展，它让您能够在远程主机上运行 gdb 时连接到运行用 kgdb 扩展的内核机器。您可以接着深入到内核中、设置断点、检查数据并进行其它操作（类似于您在应用程序上使用 gdb 的方式）。这个补丁的主要特点之一就是运行 gdb 的主机在引导过程中连接到目标机器（运行要被调试的内核）。这让您能够尽早开始调试。请注意，补丁为 Linux 内核添加了功能，所以 gdb 可以用来调试 Linux 内核。
使用 kgdb 需要两台机器：一台是开发机器，另一台是测试机器。一条串行线（空调制解调器电缆）将通过机器的串口连接它们。您希望调试的内核在测试机器上运行；gdb 在开发机器上运行。gdb 使用串行线与您要调试的内核通信。
请遵循下面的步骤来设置 kgdb 调试环境：
1.下载您的 Linux 内核版本适用的补丁。
2.将组件构建到内核，因为这是使用 kgdb 最简单的方法。（请注意，有两种方法可以构建多数内核组件，比如作为模块或直接构建到内核中。举例来说，日志纪录文件系统（Journaled File System，JFS）可以作为模块构建，或直接构建到内核中。通过使用 gdb 补丁，我们就可以将 JFS 直接构建到内核中。）
3.应用内核补丁并重新构建内核。
4.创建一个名为 .gdbinit 的文件，并将其保存在内核源文件子目录中（换句话说就是 /usr/src/linux）。文件 .gdbinit 中有下面四行代码：
[code:1:627becdd94]oset remotebaud 115200
osymbol-file vmlinux
otarget remote /dev/ttyS0
oset output-radix 16 [/code:1:627becdd94]
5.将 append=gdb 这一行添加到 lilo，lilo 是用来在引导内核时选择使用哪个内核的引导载入程序。
[code:1:627becdd94]oimage=/boot/bzImage-2.4.17
olabel=gdb2417
oread-only
oroot=/dev/sda8
oappend="gdb gdbttyS=1 gdb-baud=115200 nmi_watchdog=0" [/code:1:627becdd94]
清单 7 是一个脚本示例，它将您在开发机器上构建的内核和模块引入测试机器。您需要修改下面几项：
?best@sfb：用户标识和机器名。
?/usr/src/linux-2.4.17：内核源代码树的目录。
?bzImage-2.4.17：测试机器上将引导的内核名。
?rcp 和 rsync：必须允许它在构建内核的机器上运行。
清单 7. 引入测试机器的内核和模块的脚本
[code:1:627becdd94]set -x
rcp best@sfb: /usr/src/linux-2.4.17/arch/i386/boot/bzImage /boot/bzImage-2.4.17
rcp best@sfb:/usr/src/linux-2.4.17/System.map /boot/System.map-2.4.17
rm -rf /lib/modules/2.4.17
rsync -a best@sfb:/lib/modules/2.4.17 /lib/modules
strace 命令是一种强大的工具，它能够显示所有由用户空间程序发出的系统调用。strace 显示这些调用的参数并返回符号形式的值。 strace 从内核接收信息，而且不需要以任何特殊的方式来构建内核。将跟踪信息发送到应用程序及内核开发者都很有用。在清单 6 中，分区的一种格式有错误，清单显示了 strace 的开头部分，内容是关于调出创建文件系统操作（mkfs）的。strace 确定哪个调用导致问题出现。
清单 6. mkfs 上 strace 的开头部分
[code:1:95b8e28830]execve("/sbin/mkfs.jfs", ["mkfs.jfs", "-f", "/dev/test1"], &
..
open("/dev/test1", O_RDWR O_LARGEFILE) = 4
stat64("/dev/test1", {st_mode=&, st_rdev=makedev(63, 255), ...}) = 0
ioctl(4, 0x40041271, 0xbfffe128) = -1 EINVAL (Invalid argument)
write(2, "mkfs.jfs: warning - cannot setb" ..., 98mkfs.jfs: warning -
cannot set blocksize on block device /dev/test1: Invalid argument )
= 98
stat64("/dev/test1", {st_mode=&, st_rdev=makedev(63, 255), ...}) = 0
open("/dev/test1", O_RDONLY O_LARGEFILE) = 5
ioctl(5, 0x80041272, 0xbfffe124) = -1 EINVAL (Invalid argument)
write(2, "mkfs.jfs: can't determine device"..., ..._exit(1)
= ?[/code:1:95b8e28830]
清单 6 显示 ioctl 调用导致用来格式化分区的 mkfs 程序失败。ioctl BLKGETSIZE64 失败。（BLKGET- SIZE64 在调用 ioctl 的源代码中定义。) BLKGETSIZE64 ioctl 将被添加到 Linux 中所有的设备，而在这里，逻辑卷管理器还不支持它。因此，如果 BLKGETSIZE64 ioctl 调用失败，mkfs 代码将改为调用较早的 ioctl 调用；这使得 mkfs 适用于逻辑卷管理器。
zhchhui 回复于：2003-09-15 10:57:11
[b:627becdd94][size=18:627becdd94] 第 3 种情况：使用 gdb 和 Oops[/size:627becdd94][/b:627becdd94]
您可以从命令行使用 gdb 程序（Free Software Foundation 的调试器）来找出错误，也可以从诸如 Data Display Debugger（DDD）这样的几个图形工具之一使用 gdb 程序来找出错误。您可以使用 gdb 来调试用户空间程序或 Linux 内核。这一部分只讨论从命令行运行 gdb 的情况。
使用 gdb program name 命令启动 gdb。gdb 将载入可执行程序符号并显示输入提示符，让您可以开始使用调试器。您可以通过三种方式用 gdb 查看进程：
使用 attach 命令开始查看一个已经运行的进程；attach 将停止进程。
使用 run 命令执行程序并从头开始调试程序。
查看已有的核心文件来确定进程终止时的状态。要查看核心文件，请用下面的命令启动 gdb。
gdb programname corefilename
要用核心文件进行调试，您不仅需要程序的可执行文件和源文件，还需要核心文件本身。要用核心文件启动 gdb，请使用 -c 选项：
gdb -c core programname
gdb 显示哪行代码导致程序发生核心转储。
在运行程序或连接到已经运行的程序之前，请列出您觉得有错误的源代码，设置断点，然后开始调试程序。您可以使用 help 命令查看全面的 gdb 在线帮助和详细的教程。
kgdb 程序（使用 gdb 的远程主机 Linux 内核调试器）提供了一种使用 gdb 调试 Linux 内核的机制。kgdb 程序是内核的扩展，它让您能够在远程主机上运行 gdb 时连接到运行用 kgdb 扩展的内核机器。您可以接着深入到内核中、设置断点、检查数据并进行其它操作（类似于您在应用程序上使用 gdb 的方式）。这个补丁的主要特点之一就是运行 gdb 的主机在引导过程中连接到目标机器（运行要被调试的内核）。这让您能够尽早开始调试。请注意，补丁为 Linux 内核添加了功能，所以 gdb 可以用来调试 Linux 内核。
使用 kgdb 需要两台机器：一台是开发机器，另一台是测试机器。一条串行线（空调制解调器电缆）将通过机器的串口连接它们。您希望调试的内核在测试机器上运行；gdb 在开发机器上运行。gdb 使用串行线与您要调试的内核通信。
请遵循下面的步骤来设置 kgdb 调试环境：
1.下载您的 Linux 内核版本适用的补丁。
2.将组件构建到内核，因为这是使用 kgdb 最简单的方法。（请注意，有两种方法可以构建多数内核组件，比如作为模块或直接构建到内核中。举例来说，日志纪录文件系统（Journaled File System，JFS）可以作为模块构建，或直接构建到内核中。通过使用 gdb 补丁，我们就可以将 JFS 直接构建到内核中。）
3.应用内核补丁并重新构建内核。
4.创建一个名为 .gdbinit 的文件，并将其保存在内核源文件子目录中（换句话说就是 /usr/src/linux）。文件 .gdbinit 中有下面四行代码：
[code:1:627becdd94]oset remotebaud 115200
osymbol-file vmlinux
otarget remote /dev/ttyS0
oset output-radix 16 [/code:1:627becdd94]
5.将 append=gdb 这一行添加到 lilo，lilo 是用来在引导内核时选择使用哪个内核的引导载入程序。
[code:1:627becdd94]oimage=/boot/bzImage-2.4.17
olabel=gdb2417
oread-only
oroot=/dev/sda8
oappend="gdb gdbttyS=1 gdb-baud=115200 nmi_watchdog=0" [/code:1:627becdd94]
清单 7 是一个脚本示例，它将您在开发机器上构建的内核和模块引入测试机器。您需要修改下面几项：
?best@sfb：用户标识和机器名。
?/usr/src/linux-2.4.17：内核源代码树的目录。
?bzImage-2.4.17：测试机器上将引导的内核名。
?rcp 和 rsync：必须允许它在构建内核的机器上运行。
清单 7. 引入测试机器的内核和模块的脚本
[code:1:627becdd94]set -x
rcp best@sfb: /usr/src/linux-2.4.17/arch/i386/boot/bzImage /boot/bzImage-2.4.17
rcp best@sfb:/usr/src/linux-2.4.17/System.map /boot/System.map-2.4.17
rm -rf /lib/modules/2.4.17
rsync -a best@sfb:/lib/modules/2.4.17 /lib/modules
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