[MIT 6.S081] Lab 0: 实验配置, 调试及测试

Lab 0: 实验配置, 调试及测试

• Lab Guide: Tools Used in 6.S081

环境

• VMware Workstation 16 Pro
• 操作系统: Ubuntu-20.04.3-desktop-amd64

实验配置

1. 安装依赖:

$ sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu 

2. 安装特定版本 QEMU

$ sudo apt-get remove qemu-system-misc
$ sudo apt-get install qemu-system-misc=1:4.2-3ubuntu6

• 注: 经过测试, 1:4.2-3ubuntu6 版本的 qemu-system-misc 软件包仅在 Ubuntu 20.04 发布, 因此建议使用此版本的 Ubuntu.

3. 安装验证:

$ riscv64-unknown-elf-gcc --version

• 发现问题: Command ‘riscv64-unknown-elf-gcc’ not found
  
  解决: 使用命令:

$ sudo apt install gcc-riscv64-unknown-elf
$ qemu-system-riscv64 --version

验证结果:

GDB 调试

安装

• Ref: 使用 GDB 对 rCore 进行 debug - GitBook
  GDB 需要支持 riscv64 才能对 xv6 进行调试.
  运行如下指令来查看本地 GDB 支持的架构, 其中 --target 参数指定了 debug 的架构

$ gdb --configuration

如图所示, 一般 Ubuntu 默认的 GDB 是不支持 riscv64 的, 因此需要安装 riscv64-unknown-elf-gdb.

1. 安装依赖:

$ sudo apt-get install libncurses5-dev python python-dev texinfo libreadline-dev

2. 前往清华镜像下载最新的 GDB 源代码
3. 解压源代码，并定位到目录
4. 执行以下命令

$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --prefix=/usr/local --with-python=/usr/bin/python --target=riscv64-unknown-elf --enable-tui=yes

5. 编译安装

$ make -j$(nproc)

此处遇到问题: configure: error: GMP is missing or unusable
解决: 安装 GMP, 使用命令:

$ sudo apt install libgmp-dev

6. 安装完成
   
7. riscv64-unknown-elf-gdb 初始化: 首先在一个终端构建 qemu-gdb(具体见下一部分); 打开另一终端在 xv6-labs-2020 目录下运行该 riscv64-unknown-elf-gdb, 会出现如下内容, 提示有文件自动加载, 但需要在 /home//.config/gdb/gdbinit 中添加上述行.
   
   安装上述要求, 必要时创建 gdb 目录和 gdbinit 文件, 添加提示中指定的内容:
   
8. 完成上述操作后重新启动 GDB, 如下图所示, 会有 0x0000000000001000 in ?? () 显示, 表示设置成功.
   

内核调试

1. 创建一个终端, 构建 qemu-gdb:

$ make CPUS=1 qemu-gdb

此处使用 CPUS=1 表明只设置一个 CPU 核心活跃, 若不包含该参数也能正常调试, 但是多线程, 不是方便.

2. 新建一个终端, 运行 GBD:

$ riscv64-unknown-elf-gdb

3. 之后可以正常调试, 如打断点 b main()

用户指令调试

1. 创建两个终端, 一个构建 qemu-gdb, 一个打开 riscv64-unknown-elf-gdb.
2. 在 gdb 中加载 user目录下可执行文件的符号表 _xxx, 如 _call:

(gdb) file user/_call

3. 之后便可以对对应的 C 文件 call.c 打断点调试:

相关指令

常用

• b : 添加断点
• c: 继续运行, 遇到断点会中断
• s: 执行下一行代码，进入函数
• n: 执行下一行代码, 不进入函数
• finish: 直接运行完当前函数并返回
• si: 执行下一条指令, 包括跳转指令
• ni: 执行下一条指令(跳转指令则执行至返回)
• d/delete: 删除所有断点
• i args: 查看当前函数的入参
• i locals: 查看局部变量
  
• watch : 设置监视变量, 当该变量发生变化时会提示

栈帧相关

• i frame: 查看当前栈帧信息
  
• bt/backtrace: 查看完整栈帧
  
• frame -> i frame: 查看具体栈帧, no 为 bt 显示的左侧的序号.
  
  

tui 界面相关

• tui enable: 启动 tui 界面, 默认显示源码
  
  • layout split: 可以同时查看源码和汇编代码
    
  • layout asm: 查看汇编代码
  • layout reg: 查看寄存器信息
  • layout src: 查看源码信息
  • focus 在多窗口时, 聚焦到某一窗口, 如 focus src.
  • apropos tui: 显示和 tui 相关的指令
    

实验结果测试

在实验项目目录执行 make grade 命令后即可对整个实验进行结果测试

make 之后会生成一个 grade-lab- 的测试文件, 利用该文件可以进行实验的单个测试.