构建调试Linux内核网络代码的环境MenuOS系统

1. 下载、编译Linux5.0.1内核

1.1 下载、解压内核

mkdir menuOs   # 创建一个实验目录
# 下载内核源码
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.0.1.tar.xz

# 解压源码包
xz -d linux-5.0.1.tar.xz
tar -xvf linux-5.0.1.tar
cd linux-5.0.1

1.2 配置、编译内核

make defconfig
make menuconfig
# 配置编译内核使之携带调试信息
# Kernel hacking ->Compile-time checks and compiler options -> 按下Y选中 [*]Compile the kernel with debug info 
make -j2

配置menuconfig

内核编译完成

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2.安装qemu、构造MenuOS

2.1 安装qemu、测试

sudo apt install qemu
# 用第一步编译好的内核进行测试，看qemu是否正常安装并且能启动内核
qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage 

出现kernel panic表示内核找不到根文件系统

2.2 构造MenuOS

# 下载MenuOS。和linux-5.0.1同级目录下
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
vim Makefile
# 修改Makefile，注意路径
# 修改前 qemu -kernel ../linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img
# 修改后 qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

make rootfs

编译成功后，MenuOS启动成功。用help可以看当前支持的命令

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3.用hello/hi验证MenuOS的网络功能

3.1 把TCP服务端集合到MenuOS中

cd ~/menuOS
# 下载网络测试程序
git clone https://github.com/mengning/linuxnet.git
cd linuxnet/lab2
make

# 回到menu目录
cd ../../menu

# 重新编译启动MenuOS
make rootfs

lab2的Makefile只是把代码复制到menuOS下

3.2 把TCP客户端集合到MenuOS

cd linuxnet/lab3
vim Makefile
# 修改Makefile
# 修改前 qemu -kernel ../../linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img
# 修改后 qemu-system-x86_64 -kernel ../../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img

make roofs

3.3 进入MenuOS，敲help可以看到多了replyhi和hello指令。先启动服务端replyhi，再执行指令hello启动客户端

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4.gdb调试

4.1 启动menuOS，内核启动前冻结CPU

cd menu
# 修改Makefile
vim Makefile
# 修改前 qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img
# 修改后 qemu-system-x86_64 -kernel ../linux-5.0.1/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append "root=/dev/sda init=/inti nokaslr" -s -S

make rootfs

可以看到在新打开的qemu虚拟机上，是一个黑屏，此时qemu在等待gdb的连接

• 启动选项解释
  -S freeze CPU at startup (按'c'开始执行)
  -s -gdb tcp:1234的缩写。若不想使用1234端口，可以使用-gdb tcp:xxxx来取代-s选项
  kaslr是kernel address space layout randomization的缩写。这里nokaslr表示关掉内核起始地址随机化。

4.2 启动gdb server

新起一个终端

# 启动gdb
gdb

# 在gdb界面中target remote之前加载符号表
file linux-5.0.1/vmlinux

# 建立gdb和gdbserver之间的连接
target remote:1234

# 在gdb界面中设置断点
break start_kernel

# 继续运行
c

# 显示断点处相关的源代码
list 

成功跟踪到start_kernel函数