关于visual-studio-code:首发UbuntuVSCode搭建Linux-Kernel单步调试IDE环境

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编者荐语：

举荐应用 vscode 来单步调试奔跑吧内核，在按 F5 单步之前，请先设置断点，例如在 start_kernel 函数设置断点，间接在源代码左侧点击左键即可。

以下文章来源于弹指码通，作者弹指神通

继上一篇介绍纯 Win10 下 VSCode 搭建 Linux Kernel 单步调试 IDE 环境

本篇持续介绍在纯 Ubuntu 下用 VSCode 搭建 Linux Kernel 单步调试 IDE 环境

0. 环境介绍
0.0 主机版本
主机：Ubuntu（其余任意 Linux 发行版、虚拟机、真机均可）

版本:18.04.4

编译器：aarch64-linux-gnu-gcc (gcc version 5.5.0)

调试器：主机：aarch64-linux-gnu-gdb (gcc version 5.5.0)

0.1 VS Code 版本
版本: 1.46.1
提交: cd9ea6488829f560dc949a8b2fb789f3cdc05f5d
日期: 2020-06-17T21:13:08.304Z
Electron: 7.3.1
Chrome: 78.0.3904.130
Node.js: 12.8.1
V8: 7.8.279.23-electron.0
OS: Linux x64 5.3.0-28-generic
1. 筹备工作
1.1、装置 Ubuntu
下载安装 Ubuntu，如本例中提到的：ubuntu18.04

1.2、装置 VSCode
Ubuntu 版的 VSCode：下载地址

1.3、装置 VSCode 插件
在扩大外面增加即可

C/C++ (必选)

C/C++ Intellisense(可选)

C/C++ Snippets(可选)

Remote Development(必选三件套，微软官网出品)

Remote-WSL

Remote-SSH

Remote-Containers

设施树插件

Embedded Linux Dev

Kconfig(设施树插件依赖)

1.4、下载 Linux 内核代码
举荐下载：

git clone https://e.coding.net/benshush… -b rlk_basic
举荐理由：

1、4.0 版本十分经典，适宜学习

2、该代码仓库是书籍的配套代码，比较完善

3、该代码仓库曾经配置好了各种比拟烦杂的环境，如：qemu 网络桥接、根文件系统、qemu 共享文件夹等

4、最初强调：后期配套开发环境，不须要反复造轮子，纠结于小细节，先站在伟人肩上，整套流程相熟之后，能够随时替换、批改这套环境

1.5、搭建 Linux 内核编译环境
Ubuntu18.04 相干问题可间接百度查找

Linux 环境：ubuntu18.04

Linux 装置依赖包：

sudo apt-get install qemu libncurses5-dev libssl-dev build-essential openssl bison bc flex git
当然你能够应用如下命令来装置编译内核须要的所有依赖包。

sudo apt build-dep linux-image-generic
Linux 环境装置编译链：

因为 linux 内核版本起因，因为所用版本为 4.0，所以须要 5.x 的 gcc 穿插链

一次性装置 ARM32/64 所用的穿插链

sudo apt install gcc-5-aarch64-linux-gnu gcc-5-arm-linux-gnueabihf
如果零碎中曾经有其余版本的 gcc 穿插链，可应用 update-alternatives 进行治理, 能够参考：

update-alternatives 命令的主要参数如下
update-alternatives –install <link> <name> <path> <priority>
link：指向 /etc/alternatives/<name> 的符号援用
name：链接的名称
path：这个命令对应的可执行文件的理论门路
priority：优先级，在 auto 模式下，数字大的优先级比拟高。
2.Ubuntu 下 VSCode 搭建 IDE
到这里咱们曾经实现了 Ubuntu、VScode 及其插件的装置，接下来能够应用 VSCode 进行编译、调试

2.1、应用 VSCode 关上内核源码

2.2、开始编译内核
其实该源码目录曾经集成好编译、运行、调试所须要的脚本

该源码曾经反对 ARM32+debian 或 ARM64+debian，本例认为 ARM64+Debian 为例

在 VSCode 中按下 Ctrl+~ 即可调出零碎终端，在终端中运行：

./run_debian_arm64.sh build_kernel

编译实现：

2.3、编译 Rootfs
编译 ARM64 版本的 Debian 零碎 rootfs

$sudo./run_debian_arm64.sh build_rootfs

留神：这里须要应用 root 权限。

编译实现后会生成一个 rootfs_debian_arm64.ext4 的文件系统。

2.4、运行 Rootfs
$./run_debian_arm64.sh run

留神：运行此命令不须要 root 权限。

留神：用户名：root 明码:123

胜利运行之后，如下图所示：

胜利登录之后，如下图所示：

2.5、测试 Debian 零碎
因为是基于 Debian 零碎，且网络等都是曾经搭建好的，间接能够应用 APT 等命令进行装置在线包，以下为简略测试：

QEMU 虚拟机能够通过 VirtIO-NET 技术来生成一个虚构的网卡，并且通过 NAT 网络桥接技术和主机进行网络共享。首先应用 ifconfig 命令来查看网络配置。能够看到生成了一个名为 eth0 的网卡设施，调配的 IP 地址为：10.0.2.15。通过 apt update 命令来更新 Debian 零碎的软件仓库。

2.6、主机和 QEMU 虚拟机之间共享文件
主机和 QEMU 虚拟机能够通过 NET9P 技术进行文件共享，这个须要 QEMU 虚拟机的 Linux 内核使能 NET9P 的内核模块。本平台曾经反对主机和 QEMU 虚拟机的共享文件，能够通过如下简略办法来测试。

共享目录为:kmodules

系统目录为:mnt

成果如下图所示：

在 kmodules 目录上面新建一个 test.c 文件。

咱们在后续会常常利用这个个性，比方把编译好的内核模块或者内核模块源代码放入 QEMU 虚拟机。

一键单步调试内核
直到这一步，曾经实现了基于 WSL+VScode 的环境搭建，这样就能够失去一个集终端、文件管理器、git 管理器、运行调试等等等一体化的 IDE 环境了，这样就能够在纯 WIN10 下实现单步调试内核的目标了，十分不便。

3.1、配置内核调试命令
内核的编译调试命令曾经全副打包进了脚本文件，感兴趣的童鞋能够去深刻理解一下，这里以 ARM64 为例：

./run_debian_arm64.sh run debug

此时，gdbserver 曾经在 1234 端口期待连贯！

3.2、配置 VSCode Debug 选项
抉择：运行（R）-> 增加配置 -> C++（GDB/LDB）

如下动图所示：

增加如下配置信息：

{

// 应用 IntelliSense 理解相干属性。// 悬停以查看现有属性的形容。// 欲了解更多信息，请拜访: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version": "0.2.0",
"configurations": [
    {"name": "(gdb) 启动",
        "type": "cppdbg",
        "request": "launch",
        "program": "${workspaceFolder}/vmlinux",
        "args": [],
        "stopAtEntry": true,
        "cwd": "${workspaceFolder}",
        "environment": [], 
        "externalConsole": true,// 调试时是否显示控制台窗口，个别设置为 true 显示控制台
        "MIMode": "gdb",
        "miDebuggerPath":"/usr/local/bin/aarch64-linux-gnu-gdb",
        "miDebuggerServerAddress": "localhost:1234",
        "setupCommands": [
            {
                "description": "为 gdb 启用参差打印",
                "text": "-enable-pretty-printing",
                "ignoreFailures": true
            }
        ]
    }
]

}
留神: localhost 是本地的 IP 也就是运行 qemu 的 ubuntu 的 IP，哪个主机运行 ./run_debian_arm64.sh run debug 就取该主机的 IP，因为此时是同一台主机，所以就填 localhost

gdb 门路：”miDebuggerPath”:”/usr/local/bin/aarch64-linux-gnu-gdb”

gdb 监听端口：”miDebuggerServerAddress”: “localhost”,1234 与上一大节中的 Listen 端口统一！

3.3、一键调试
[笨叔] 在按 F5 键之前，请先设置断点，例如在 start_kernel 函数里设置断点，间接关上 init/main.c 文件在 start_kernel 函数左侧点击鼠标左键，即能够设置断点。

通过 3.1、3.2 的配置曾经实现了调试的前置条件，现只需按下 F5 键就能够实现一键调试了，如下图所示：

3.4、更多 GDB 调试技巧
在终端界面栏，切换至调试控制台; 输出命令，如：-execinfo registers，即可查看调试过中的的寄存器:

4. 单步调试应用层 + 内核
通过后面 0~3 的铺垫，咱们曾经具备了以下三个条件：

1、残缺的内核（编译环境、调试环）+ 残缺的 Rootfs 2、残缺的 qemu 环境, 包含：网络共享、桥接等，能够随时将主机的文件共享给 qemu（本地的 kmodules 文件夹《—》虚拟机外面的 mnt 文件夹）3、残缺的 GDB 调试环境，能够实现内核单步调试

那么，针对以上条件，如果咱们想要调试或者参考一个 Linux 应用程序如何拜访到内核的，是否能够实现呢？答案是能够的！请看上面！

4.1 创立简略的 APP 程序
在 kmodules 文件夹外面新建一个 test.c 内容如下：

unsigned char readbuf[255];
int count = 0;
int main(void)
{

int fd ;
int retval;
printf("hello world!\n");
fd = open("./README",O_RDONLY);
if (fd == -1)
{perror( "open dht11 error\n") ;
    exit(-1) ;
}
printf("open ./README\n") ;
sleep(2) ;
while(1)
{sleep( 1) ;
    if(count++ == 0)
    {printf("count=%d\n",count);
    }
}
close(fd) ;
return 0;

}

4.2 编译 & 调试
输出编译命令：

aarch64-inux-gnu-gcc test.c-o test

即可在 kmodules 文件夹上面失去一个新的 test 应用程序。

接着，按第三节做法进入可单步调试内核的环境。

整体演示成果如下图所示，只是简略的演示，实现从应用层到内核层的调用过程，更深的利用能够持续挖掘。

5. 单步调试 modules+ 内核
5.1、简略测试代码筹备
在主机 kmodules 文件夹下新建一个简略的内核模块程序 hello_drv.c 及对应的 Makefile 文件

内核模块程序 hello_drv.c 内容示例：

/*

1 include files
2 __init module_init() insmod
3 __exit module_exit() rmmod
4 GPL BSD Aeplli GPLv2 MIT
5 module_license(GPL)
*/

include <linux/init.h>

include <linux/module.h>

include <linux/fs.h>

include <linux/device.h>

struct class *hello_class;
struct device * hello_dev;

int hello_open(struct inode inode, struct file flips)
{
printk(“————–%s————–\n”,__FUNCTION__);
return 0;
}

static ssize_t hello_write(struct file file, const char __user in,

     size_t size, loff_t *off)

{
printk(“————–%s————–\n”,__FUNCTION__);
unsigned int buf = 88;
copy_from_user(&buf, in ,size);
printk(“write buf is : %d\n”,buf);

}

static ssize_t hello_read(struct file file, char __user buf,

    size_t nbytes, loff_t *ppos)

{

printk(“————–%s————–\n”,__FUNCTION__);
unsigned int a = 100;
copy_to_user(buf,&a,sizeof(int));

}

static int my_major = 0;
const struct file_operations myfops={

.open = hello_open,
.write= hello_write,
.read = hello_read,
};

static int __init hello_init(void)
{
printk(“————–%s————–\n”,__FUNCTION__);//app printf

my_major = register_chrdev(0,”hello”,&myfops);
if(my_major <0)
{

printk("reg error!\n");

}
else

printk("my_major =%d",my_major);

hello_class = class_create(THIS_MODULE,”hello_class”);//creat hello_class
hello_dev = device_create(hello_class, NULL,MKDEV(my_major,0), NULL, \

          "hello_dev");//creat hello_dev--->>/dev/hello_dev

return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
printk(“————–%s————–\n”,__FUNCTION__);

device_destroy(hello_class,MKDEV(my_major,0));

class_destroy(hello_class);

unregister_chrdev(my_major,”hello”);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);

内核模块程序 Makefile 内容示例：

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

KERNELDIR=/home/jackeyt/runninglinuxkernel_4.0-rlk_basic #your kernel dirction
NFS_DIR=$(KERNELDIR)/kmodules

CUR_DIR := $(shell pwd)

all :
make -C $(KERNELDIR) M=$(CUR_DIR) modules

install:
cp -ranf *.ko $(NFS_DIR)/

clean :
make -C $(KERNELDIR) M=$(CUR_DIR) clean

.PHONY: modules install clean

else
obj-m := hello_drv.o
endif

编译

留神，这里的编译应该是在主机环境下，即 Ubuntu 的命令行中：

make

5.2、开始调试
咱们晓得当应用 insmod 时，会调用对应的 __init 接口，而在本例中，hello_init 就为入口函数，因而简略测试一下，在内核中找到 register_chrdev 对应的接口定义，并打好断点，待 insmod 执行之后，察看内核的运行过程。

在内核中打上相应断点：

演示成果动图：

正文完

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发表至： visual-studio-code

2022-04-03

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include <stdio.h>

include <stdlib.h>

include <unistd.h>

include <sys/types.h>

include <sys/stat.h>

include <fcntl.h>

include <errno.h>

include <linux/init.h>

include <linux/module.h>

include <linux/fs.h>

include <linux/device.h>

include <asm/uaccess.h>

include <asm/io.h>

include <linux/device.h>

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