Use GDB and KGDB to debug linux kernel on two different machines

本文讲述如何在两个主机之间搭建linux kernel的调试环境，用到kgdb工具。环境如下

gcc 4.6.3
ubuntu 3.13.0-32-generic
linux source code: linux-3.4.tar.gz
virtualbox 5.2.18

Step 1

调试内核，当然首先需要编译自己需要的版本的内核，编译内核参数，make menuconfig. 当然，这里需要提前安装 ncurses 开发库，ubuntu 中安装方式如下

sudo apt-get install libncurses-dev
# or libncurses5-dev

如果不能正常安装，看下软件源正不正确，配置正确之后，sudo apt-get update，然后再安装。

打开 make menuconfig 之后，首先当然是打开 KGDB。打开KGDB，首先需要在 “General setup” 中，打开"Prompy for development and/or incomplete code/drivers" (CONFIG_EXPERIMENTAL)，然后在 “Kernel debugging” 中选择 “KGDB: kernel debugging with remote gdb”。当然，不同版本会有细微的差别，大家可以具体问题具体对待。网上内核编译参数很多，选择自己需要的参数，然后保存推出，此时，在当前文件夹下，会生成一个隐藏文件.config，这就是内核的编译参数。参数选定之后，开始编译

make -j 4

选择4个线程进行编译，可以自由选择。编译完成时，会生成 vmlinux 文件。

Step 2

安装新编译的内核，成为当前Ubuntu的新内核。使用 root 权限，在之前编译好的linux 源码目录下执行

make modules_install # 安装新的内核镜像，同时更新grub
make install	
update-grub

执行完 make modules_install之后，会将新内核安装在 /boot目录下，如果没有正确安装，执行上面后面两条指令，然后检查是否完成安装。安装完成之后，将 /etc/default/grub 文件中的下面两个参数注释掉

# GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=0
# GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_QUIET=y

如果不注释这两个参数，重启系统时，grub 直接启动原来的系统内核，不会进入选择页面，只有注释后，重启时，才能选择不同的内核版本。进入新内核版本之后，使用 uname -r 查看内核版本是否已经更新。OK， 此时，我们暂时完成了 target machine 的环境搭建。下面搭建 host machine 的环境。

Step 3

将上面编译完成的 linux 源代码拷贝到 host machine中(正常情况下，只需要拷贝 vmlinux 文件即可)，同时，设置串口 serial port. 在 virtual box 中设置串口方式如下。

在 target machine 中设置

在 host machine 中设置如下

target 先启动，host 才能正常通过串口连接，因为选择了 “Connect to existing pipe/socket”。当然，在设置串口连接之前，在 target 中还需要进行如下设置。在 /boot/grub/grub.cfg 文件中，对新版本的内核启动参数作一点修改
kgdbwait 在boot系统的时候，等待gdb连接， 通过ttyS0连接。然后重启系统。

Step 4

启动 target machine 和 host machine，如下图所示
target machine 等待gdb连接。进入 host machine，然后进入编译好的linux源码目录。切换到 root 用户(只有root用户才有权限操作 /dev/ttyS0)，然后使用gdb连接调试

gdb ./vmlinux
target remote /dev/ttyS0

连接正常后，就可以设置断点进行调试
至此，KGDB 调试环境搭建完成。搭建环境才是第一步，下面就是好好研究和学习了。

共勉。

ATTENTION

本文使用 virtualbox 虚拟机搭建的环境，virtualbox 有一些坑，也给大家普及一下。

1. 安装虚拟机，默认的网络模式NAT 模式，这种模式下，虚拟机的默认IP 是 10.0.0.2，能够上网，但是宿主机与虚拟机不能ping，改成 Bridge 桥接模式即可。

2. 本文使用了两台虚拟机，当安装了一台虚拟机之后，另一台虚拟机直接clone 克隆即可，但是需要修改两台主机的MAC地址，不然两台虚拟机的IP相同就会出现问题。

3. 如果安装系统的时候，出现 “FATAL: no boot media found, system halt”。检查setting->storage->controller 中的 optical driver 是不是 empty，如果是空，选择镜像文件。如果你安装的镜像文件是 ghost 版本的，那么仍然会出现这种问题，比如你在安装windows，那么就必须首先下载 PE 镜像文件，进入PE 之后在选择 ghost 的镜像文件进行安装才行。

参考文件

1. using kgdb and kgdb internals