Linux内核调试工具KGDB？

内核工具KGDB调试环境需要为Linux 内核加上 kgdb补丁，补丁实现GDB远程调试所需要的功能，包括命令处理、陷阱处理及串口通信3个主要的部分。KGDB补丁的主要作用是在Linux 内核中添加了一个调试Stub。调试Stub是Linux 内核中的一小段代码，是运行GDB的开发机和所调试内核之间的一个媒介。GDB和调试stub之间通过GDB串行协议进行通信。GDB串行协议是-种基于消息的ASCII 码协议，包含了各种调试命令。当设置断点时,KGDB将断点的指令替换为一条 trap指令，当执行到断点时控制权就转移到调试 stub中去。此时，调试stub 的任务就是使用远程串行通信协议将当前环境传送给GDB，然后从GDB处接收命令。GDB命令告诉stub 下一步该做什么，当stub收到继续执行的命令时，将恢复程序的运行环境，把对 CPU的控制权重新交还给内核。KGDB补丁给内核添加以下3个部件：

(1 ) GDB stub

GDB stub被称为调试插桩（简称为stub)，是KGDB调试器的核心。它是Linux内核中的一小段代码，用来处理主机上: GDB发来的各种请求并且在内核处于被调试状态时，控制目标机板上的处理器。

(2）修改异常处理函数

当这个异常发生时，内核将控制权交给KGDB调试器，程序进入KGDB提供的异常处理函数中。在里面，可以分析程序的各种情况。

(3)串口通信

GDB和 stub之间通过GDB串行协议进行通信。它是一种基于消息的ASCII 码协议，包含了各种调试命令。除串口外，也可以使用网卡进行通信。以设置内核断点为例说明KGDB与GDB之间的工作过程。设置断点时，KGDB修改内核代码，将断点位置的指令替换成一条异常指令(在ARM中这是一条未定义的指令)。当执行到断点时发生异常，控制权转移到stub 的异常处理函数中。此时，stub的任务就是使用GDB串行通信协议将当前环境传送给GDB，然后从GDB处接收命令，GDB命令告诉stub下一步该做什么。当stub收到继续执行的命令时，将恢复原来替换的指令、恢复程序的运行环境，把对CPU的控制权重新交还给内核。

1，先下载最新版本的gdb源代码包，我使用的是gdb-7.6.tar.gz，使用tar命令进行解包（tar -xvzf gdb-7.6.tar.gz）,cd进gdb-7.6/gdb目录，使用vi找到remote.c中的如下代码:

if(buf_len >2 * rsa->sizeof_g_packet)

error(_("Remote 'g' packet reply is too long: %s"),rs->buf)

将上面两行注释掉，添加如下代码

if(buf_len >2 * rsa->sizeof_g_packet)

{

rsa->sizeof_g_packet = buf_len

for(i = 0i <gdbarch_num_regs(gdbarch)i++)

{

if(rsa->regs[i].pnum == -1)

continue

if(rsa->regs[i].offset >= rsa->sizeof_g_packet)

rsa->regs[i].in_g_packet = 0

else

rsa->regs[i].in_g_packet = 1

}

}

使用如下命令对代码进行配置、编译和安装

./configure --target=arm-linux --prefix=/usr/local/arm-gdb -v

make

make install

2，gdbserver使用android4.2模拟器中自带的版本（v7.1）

3，将NDK编译好的C/C++可执行程序，上传到模拟器中/data/test目录下，假设可执行程序的名称为testHello。

4，使用命令：gdbserver :7000 /data/test/testHello 启动模拟器端的调试。

5，启动arm-linux-gdb之前，使用vi打开~/.bash_profile文件，在其中添加：

export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb/bin,以便在程序的其他目录可以直接启动arm-linux-gdb程序

6，cd至ndk编译好的testHello文件所在目录

7，使用如下命令进行端口映射：adb forward tcp:7000 tcp:7000,将模拟器的7000端口和本机的7000端口进行映射

8，使用命令：arm-linux-gdb testHello启动gdb调试

9，使用target remote :7000 链接模拟器中gdbserver启动的服务。

10，自此，我们就可以使用gdb命令进行代码调试了。

有道启新嵌入式研究院——远程调试环境由宿主机GDB和目标机调试stub共同构成，两者通过串口或TCP连接。使用GDB标准远程串行协议协同工作，实现对目标机上的系统内核和上层应用的监控和调试功能。调试stub是嵌入式系统中的一段代码，作为宿主机GDB和目标机调试程序间的一个媒介而存在。

　

就目前而言，嵌入式Linux系统中，主要有三种远程调试方法，分别适用于不同场合的调试工作：用ROM Monitor调试目标机程序、用KGDB调试系统内核和用gdbserver调试用户空间程序。这三种调试方法的区别主要在于，目标机远程调试stub的存在形式的不同，而其设计思路和实现方法则是大致相同的。

　

而我们最常用的是调试应用程序。就是采用gdb+gdbserver的方式进行调试。在很多情况下，用户需要对一个应用程序进行反复调试，特别是复杂的程序。采用GDB方法调试，由于嵌入式系统资源有限性，一般不能直接在目标系统上进行调试，通常采用gdb+gdbserver的方式进行调试。Gdbserver在目标系统中运行，gdb则在宿主机上运行。

　

要进行GDB调试，目标系统必须包括gdbserver程序，宿主机也必须安装gdb程序。一般linux发行版中都有一个可以运行的gdb，但开发人员不能直接使用该发行版中的gdb来做远程调试，而要获取gdb的源代码包，针对arm平台作一个简单配置，重新编译得到相应gdb.gdb的源代码包可以从http://ftp.cs.pu.edu.tw/Linux/sourceware/gdb/releases/下载，最新版本为gdb-6.4.下载到某个目录，笔者下载到自己的用户目录：/home/vicky.下载完后，进入/home/vicky目录，配置编译步骤如下：

#tar jxvf gdb-6.4-tar-bz2

#cd gdb-6.4

#./configure --target=arm-linux --prefix=/usr/local/arm-gdb -v

#make

(这一步的时候可能会有问题，提示一个函数中（具体函数名不记得了）parse error，就是unsigned前边多了一个”}”,你用vi进入那一行把它删掉就行了。)

#make install

#export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb

进入gdbserver目录：

#./configure --target=arm-linux –host=arm-linux

#make CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc

(这一步要指定arm-linux-gcc的位置，可能跟你的不一样)

没有错误的话就在gdbserver目录下生成gdbserver可执行文件，把它烧写到flash的根文件系统分区，或通过nfs mount的方式都可以。只要保证gdbserver能在开发板上运行就行。

　

下面就可以用gdb+gdbserver调试我们开发板上的程序了。在目标板上运行gdbserver，其实就是在宿主机的minicom下，我的red hat linux装在vmware下的。我是在minicom下#mount 192.168.2.100：/ /tmp后做的（这里参数-o nolock可以不加，不加这一步执行得反而更快些），hello和gdbserver都是位于linux根目录下，把主机根目录挂在到开发板的/tmp目录下。

要进行gdb调试，首先要在目标系统上启动gdbserver服务。在gdbserver所在目录下输入命令：

　(minicom下)

#cd /tmp

#./gdbserver 192.168.2.100:2345 hello

192.168.2.100为宿主机IP，在目标系统的2345端口开启了一个调试进程，hello为要调试的程序。

出现提示：

Process /tmp/hello created: pid=80

Listening on port 2345

(另一个终端下)

#cd /

#export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb/bin

#arm-linux-gdb hello

(gdb) target remote 192.168.2.223:2345

（192.168.2.223为开发板IP）

出现提示：

Remote debugging using 192.168.2.223:2345

[New thread 80]

[Switching to thread 80]

0x40002a90 in ??()

同时在minicom下提示：

Remote debugging from host 192.168.2.100

(gdb)

连接成功，这时候就可以输入各种gdb命令如list、run、next、step、break等进行程序调试了。

以上针对通过nfs mount和tftp的方式，只能在主机上调试好后下载到开发板上运行，如果有错误要反复这个过程，繁琐不说，有些程序只能在开发板上调试。所以笔者采用了gdbserver的远程调试方式。希望对大家调试程序有用！

---