揭秘Linux內核調試器之內幕（1）

KDB 入門指南

調試內核問題時，能夠跟蹤內核執行情況并查看其內存和數據結構是非常有用的。Linux 中的內置內 核調試器 KDB 提供了這種功能。在本文中您把了解怎么樣使用 KDB 所提供的功能，以及怎么樣在 Linux 機器上安裝和設置 KDB。您還把熟悉 KDB 中可以使用的命令以及設置和顯示選項。

Linux 內核調試器（KDB）允許您調試 Linux 內核。這個恰如其名的工具實質上是內核代碼的補丁，它允許高手訪問內核內存和數據結構。KDB 的主要優點之一就是它不需要用另一臺機器進行調試：您可以調試正在運行的內核。

設置一臺用于 KDB 的機器需要花費一些工作，因為需要給內核打補丁并進行重新編譯。KDB 的用戶應當熟悉 Linux 內核的編譯（在一定程度上還要熟悉內核內部機理），但是如果您需要編譯內核方面的幫助，請參閱本文結尾處的參考資料一節。

在本文中，我們把從有關下載 KDB 補丁、打補丁、（重新）編譯內核以及啟動 KDB 方面的信息著手。然后我們把了解 KDB 命令并研究一些較常用的命令。最后，我們把研究一下有關設置和顯示選項方面的一些詳細信息。

入門

KDB 項目是由 Silicon Graphics 維護的（請參閱參考資料以獲取鏈接），您需要從它的 FTP 站點下載與內核版本有關的補丁。（在編寫本文時）可用的最新 KDB 版本是 4.2。您把需要下載并應用兩個補丁。

一個是“公共的”補丁，包含了對通用內核代碼的更改，另一個是特定于體系結構的補丁。補丁可作為 bz2 文件獲取。例如，在運行 2.4.20 內核的 x86 機器上，您會需要 kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2 和 kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2。

這里所提供的所有示例都是針對 i386 體系結構和 2.4.20 內核的。您把需要根據您的機器和內核版本進行適當的更改。您還需要擁有 root 許可權以執行這些操作。

把文件復制到 /usr/src/linux 目錄中并從用 bzip2 壓縮的文件解壓縮補丁文件：


#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2

#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2


您把獲得 kdb-v4.2-2.4.20-common-1 和 kdb-v4.2-2.4-i386-1 文件。

現在，應用這些補丁：


#patch -p1 kdb-v4.2-2.4.20-common-1

#patch -p1 kdb-v4.2-2.4.20-i386-1


這些補丁應該干凈利落地加以應用。查找任何以 .rej 結尾的文件。這個擴展名表明這些是失敗的補丁。如果內核樹沒問題，那么補丁的應用就不會有任何問題。

接下來，需要構建內核以支持 KDB。第一步是設置 CONFIG_KDB 選項。使用您喜歡的配置機制（xconfig 和 menuconfig 等）來完成這一步。轉到結尾處的“Kernel hacking”部分并選擇“Built-in Kernel Debugger support”選項。

您還可以根據自己的偏好選擇其它兩個選項。選擇“Compile the kernel with frame pointers”選項（如果有的話）則設置 CONFIG_FRAME_POINTER 標志。這把產生更好的堆棧回溯，因為幀指針寄存器被用作幀指針而不是通用寄存器。

您還可以選擇“KDB off by default”選項。這把設置 CONFIG_KDB_OFF 標志，并且在缺省情況下把關閉 KDB。我們把在后面一節中對此進行詳細介紹。

保存配置，然后退出。重新編譯內核。建議在構建內核之前執行“make clean”。用常用方式安裝內核并引導它。

初始化并設置環境變量

您可以定義把在 KDB 初始化期間執行的 KDB 命令。需要在純文本文件 kdb_cmds 中定義這些命令，該文件位于 Linux 源代碼樹（當然是在打了補丁之后）的 KDB 目錄中。該文件還可以用來定義設置顯示和打印選項的環境變量。文件開頭的注釋提供了編輯文件方面的幫助。使用這個文件的缺點是，在您更改了文件之后需要重新構建并重新安裝內核。

激活 KDB

如果編譯期間沒有選中 CONFIG_KDB_OFF，那么在缺省情況下 KDB 是活動的。否則，您需要顯式地激活它 － 通過在引導期間把 kdb=on 標志傳遞給內核或者通過在掛裝了 /proc 之后執行該工作：


#echo 1 ＞/proc/sys/kernel/kdb


倒過來執行上述步驟則會取消激活 KDB。也就是說，如果缺省情況下 KDB 是打開的，那么把 kdb=off 標志傳遞給內核或者執行下面這個操作把會取消激活 KDB：


#echo 0 ＞/proc/sys/kernel/kdb