VSCode+GDB+QEMU图形化调试Linux内核

VSCode+GDB+QEMU图形化调试Linux内核

概述

在学习嵌入式Linux系统时，需要对 Linux Kernel 进行调试。Linux（PC）下的gdb工具提供了类图形化的调试界面，但代码仅在有限的窗口上显示，且为单色显示，调试时不利于代码阅读。Visual Studio Code提供了良好的解决方案。

本文记录了基于VSCode+GDB+QEMU图形化调试Linux的过程，与读者分享。

环境准备

VSCode基础环境：在Visual Studio Code中使用SSH建立远程Linux开发环境；

QEMU准备：QEMU编译安装及Linux系统仿真；

GDB安装（也可以使用交叉编译工具链自带的GDB工具）：

sudo apt-get install -y gdb-multiarch	# 支持多种硬件体系架构的GDB版本

Linux下的调试：

gdb-multiarch --tui vmlinux

汇编语言入口（stext）：

C语言入口（start_kernel）：

如上，虽然 Linux（PC）下能产生类图形化的调试界面，但代码显示和单步运行时存在诸多不完美的的地方。

VSCode配置

主要配置 .vscode/launch.json 和 .vscode/tasks.json。

.vscode/launch.json：

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "kernel-qemu-debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "miDebuggerServerAddress": "127.0.0.1:1234",
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb-multiarch",
            "program": "${workspaceFolder}/vmlinux",
            "args": [],
            "stopAtEntry": true,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "logging": {
                "engineLogging": false
            },
            "MIMode": "gdb"
        }
    ]
}

在终端手动启动QEMU仿真的调试效果：

【注意】：需要先在断点处设置好断点，否则 F5 启动GDB调试后，程序会直接开始运行，无法跟踪Linux内核启动的过程。

接下来，尝试 F5 开启DBG调试时，自动运行QEMU仿真器。

在上文 .vscode/launch.json 的 configurations 中添加 "preLaunchTask": "qemu", ；

.vscode/tasks.json：

{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "qemu",
            "type": "shell",
            "command": "qemu-system-arm -nographic -machine mcimx6ul-evk -m 512M -kernel arch/arm/boot/zImage -dtb arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-evk.dtb -append \"console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk0 rootfstype=ext4 loglevel=8\" -drive file=~/rootfs.ext4,format=raw,id=sdcard -device sd-card,drive=sdcard -S -s",
            "presentation": {
                "echo": true,
                "clear": true,
                "group": "qemu"
            },
            "isBackground": true,
            "problemMatcher": []
        }
    ]
}

【待解决】无法跟踪任务qemu，请确保已定义了问题匹配程序，该问题猜测是 problemMatcher 没有配置正确。

^_^ 欢迎读者评论留言提供解决方法 ^_^

【临时解决方法】出问题时，勾选 记住我对此任务的选择 并点击 仍要调试。
​

接下来按 F10 或 F11 单步跟踪Linux系统的启动过程。

GDB调试助记

Visual Studio Code调试快捷键：

快捷键	说明
F5	启动GDB调试，继续运行（continue）
F10	单步跳过（next）
F11	单步（step）
Shift+F5	退出（quit）
Shift+F11	单步跳出
Ctrl+Shift+F5	重启（重新启动GDB调试）

Linux下GDB命令行调试程序时，可通过 help $command 查看帮助信息。常用的GDB调试命令如下：

命令	解释	简写
break	在指定位置设置断点	b
continue	继续执行程序	c
help	GDB中的帮助命令	h
next	执行一行源代码但不进入函数内部	n
quit	退出GDB	q
step	执行一行源代码而且进入函数内部	s
backtrace	堆栈回溯	bt
delete	删除设置的断点	d
disassemble	反汇编指定的内存部分	无
file	装入想要调试的可执行文件	无
info break	查看设置断点的信息	i b
list	列出产生执行文件源代码的一部分	l
print	输出当前指定变量的值	p
run	执行当前被调试的程序	r
target	连接到目标机器或进程	无
watch	监视一个变量的值，一旦值有变化，程序停住	wa