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：
include <stdio.h>
include <stdlib.h>
include <unistd.h>
include <sys/types.h>
include <sys/stat.h>
include <fcntl.h>
include <errno.h>
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>
include <asm/uaccess.h>
include <asm/io.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_devreturn 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：