gdb 调试 Linux 内核网络源码(附视频)

2021-05-19

最近在看 Linux 内核的网络部分源码,在 MacOS 上搭建调试环境,通过 gdb 调试,熟悉内核网络接口的工作流程。

调试环境搭建视频:gdb 调试 Linux 内核网络源码


1. 目标


2. 流程

  • 下载 ubuntu 14.04
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http://mirrors.aliyun.com/ubuntu-releases/14.04/ubuntu-14.04.6-desktop-amd64.iso
  • vmware 安装 ubuntu。
  1. 虚拟系统磁盘空间,尽量给大一些,例如 100 G。
  2. 通过 root 权限安装 linux 内核。
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# 设置 root 密码。
sudo passwd
# 切换 root 用户。
su root

# 安装部分工具。
apt-get install vim tmux openssh-server git -y

# 添加 alias 方便操作终端。
vim ~/.bashrc
# 添加 alias c='clear'
source ~/.bashrc

# 启动 ssh. 避免后面 qemu 调试导致界面卡死,可以远程关闭进程。
ps -e | grep ssh
sudo /etc/init.d/ssh start
  • 下载编译 linux 内核。
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# 下载内核源码。
cd /root
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.0.1.tar.xz
xz -d linux-5.0.1.tar.xz
tar -xvf linux-5.0.1.tar
cd linux-5.0.1

apt install build-essential flex bison libssl-dev libelf-dev libncurses-dev -y

# 设置调试的编译菜单。
make menuconfig

# 下面选项如果没有选上的,选上,然后 save 保存设置,退出 exit。
Kernel hacking  --->
     Compile-time checks and compiler options  ---> 
         [*] Compile the kernel with debug info
         [*]     Provide GDB scripts for kernel debugging


Processor type and features  --->
    [*] Randomize the address of the kernel image (KASLR) 

# 编译内核。
make -j8

mkdir rootfs
  • 调试内核。
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# 下载测试项目。
cd ..
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
vim Makefile
# 修改编译项:
# qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

# 安装模拟器 qemu 和编译环境。
apt install qemu libc6-dev-i386

# 编译测试项目。
make rootfs

# 调试 kernel
qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -S -s

cd ../linux-5.0.1

# 发现低版本的 gdb 调试出现问题,需要升级。
gdb ./vmlinux
  • 安装高版本 gdb
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cd /root
gdb -v | grep gdb
apt remove gdb -y
sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt install software-properties-common
sudo apt-get update
sudo apt-get install gcc-snapshot -y
gcc --version
sudo apt install gcc-9 g++-9 -y
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-9 90 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-9
gcc --version
wget https://mirror.bjtu.edu.cn/gnu/gdb/gdb-8.3.tar.xz
tar -xvf gdb-8.3.tar.xz
cd gdb-8.3
# 修改 gdb/remote.c 代码。
vim gdb/remote.c
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    /* Further sanity checks, with knowledge of the architecture.  */
    // if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet)
    //   error (_("Remote 'g' packet reply is too long (expected %ld bytes, got %d "
    //      "bytes): %s"),
    //    rsa->sizeof_g_packet, buf_len / 2,
    //    rs->buf.data ());
  if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet) {
    rsa->sizeof_g_packet = buf_len;
    for (i = 0; i < 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;
        }
    }
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./configure
make -j8
cp gdb/gdb /usr/bin/
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-9 0 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-9
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.8 100
  • 调试 tcp 网络通信。
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cd /root/linux-5.0.1
git clone https://github.com/mengning/linuxnet.git
# 拷贝文件到 menu
cd linuxnet/lab2
# 修改拷贝的路径。
vim Makefile
# cp test_reply.c ../../../menu/test.c
# cp syswrapper.h ../../../menu

make

cd ../../../menu
make rootfs
cd ../linux-5.0.1/linuxnet/lab3
# qemu-system-x86_64 -kernel ../../arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

make rootfs

# 调试
qemu-system-x86_64 -kernel ../../arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -S -s
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cd /root/linux-5.0.1
gdb ./vmlinux
# 下断点。
b tcp_v4_connect
b inet_csk_accept
c

用户可以根据自己的需要去下断点,也可以修改 linuxnet 源码进行调试。


3. 参考