linux内核调试之KDB（1）

说到linux调试人们第一想到的就是GDB，GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具，想必大家都比较熟悉，但是在调试模块时缺少一些至关重要的功能，它可用来查看内核的运行情况，包括反汇编内核函数,可是我们一般调试内核问题不会用GDB，因为还有更多更适合调试内核的工具等着我们。

   KDB:很好的内核调试工具，优点是不需要两台机器进行调试，缺点是只能在汇编代码级进行调试，看不到C源代码，需要一定的汇编基础。但我要说的是这点小障碍难得住我们？

（PS:KDB 项目是由 Silicon Graphics 维护的，您需要从它的ftp站点下载与内核版本有关的补丁。据我所知目前支持x86和mips等体系结构。需要指出的是官方linux内核不自带kdb，kdb相当于内核补丁，是需要我们自己添加安装，这里不是重点，度娘上面很多了）

KGDB:优点是能很方便的在源码级对内核进行调试，缺点是需要两台机器，只能进行远程调试，它需要一根串口线及两台机器来调试内核(也可以是在同一台主机上用vmware软件运行两个操作系统来调试)。

Kprobes：提供了一个强行进入任何内核例程，并从中断处理器无干扰地收集信息的接口。使用 Kprobes 可以轻松地收集处理器寄存器和全局数据结构等调试信息，而无需对Linux内核频繁编译和启动。这个调试工具没用过，不是很清楚。

   当然printk，内核转储也是不可缺少的内核调试技能。

   这里着重介绍kdb的使用，kdb调试需要一定的汇编知识，这里以mips体系结构为例，列出mips汇编指令（详细了解mips汇编可参考《see mips run linux》）

当然我们还要了解一下kdb的调试命令

内存显示和修改
这一类别中最常用的命令是 md、mdr、mm 和 mmW。常用的是md和mm

md 命令以一个地址／符号和行计数为参数，显示从该地址开始的 line-count 行的内存。如果没有指定 line-count，那么就使用环境变量所指定的缺省值。如果没有指定地址，那么 md 就从上一次打印的地址继续。地址打印在开头，字符转换打印在结尾。

mdr 命令带有地址／符号以及字节计数，显示从指定的地址开始的 byte-count 字节数的初始内存内容。它本质上和 md 一样，但是它不显示起始地址并且不在结尾显示字符转换。mdr 命令较少使用。

mm 命令修改内存内容。它以地址／符号和新内容作为参数，用 new-contents 替换地址处的内容。

mmW 命令更改从地址开始的 W 个字节。请注意，mm 更改一个机器字。

示例

显示从 0xc000000 开始的 15 行内存：
[0]kdb> md 0xc000000 15

将内存位置为 0xc000000 上的内容更改为 0x10：
[0]kdb> mm 0xc000000 0x10

寄存器显示和修改
这一类别中的命令有 rd、rm 和 ef。常用的是rd。

rd 命令（不带任何参数）显示处理器寄存器的内容。它可以有选择地带三个参数。如果传递了 c 参数，则 rd 显示处理器的控制寄存器；如果带有 d 参数，那么它就显示调试寄存器；如果带有 u 参数，则显示上一次进入内核的当前任务的寄存器组。

rm 命令修改寄存器的内容。它以寄存器名称和 new-contents 作为参数，用 new-contents 修改寄存器。寄存器名称与特定的体系结构有关。目前，不能修改控制寄存器。

ef 命令以一个地址作为参数，它显示指定地址处的异常帧。

示例

显示通用寄存器组：
[0]kdb> rd

将寄存器 ebx 的内容设置成 0x25：
[0]kdb> rm %ebx 0x25

断点
常用的断点命令有 bp、bc、bd、be 和 bl。

bp 命令以一个地址／符号作为参数，它在地址处应用断点。当遇到该断点时则停止执行并将控制权交予 KDB。该命令有几个有用的变体。bpa 命令对 SMP 系统中的所有处理器应用断点。bph 命令强制在支持硬件寄存器的系统上使用它。bpha 命令类似于 bpa 命令，差别在于它强制使用硬件寄存器。

bd 命令禁用特殊断点。它接收断点号作为参数。该命令不是从断点表中除去断点，而只是禁用它。断点号从 0 开始，根据可用性顺序分配给断点。

be 命令启用断点。该命令的参数也是断点号。

bl 命令列出当前的断点集。它包含了启用的和禁用的断点。

bc 命令从断点表中除去断点。它以具体的断点号或 * 作为参数，在后一种情况下它将除去所有断点。

示例

对函数 sys_write() 设置断点：
[0]kdb> bp sys_write

列出断点表中的所有断点：
[0]kdb> bl

清除断点号 1：
[0]kdb> bc 1

堆栈跟踪
主要的堆栈跟踪命令有 bt、btp、btc 和 bta。常用的是bt。

bt 命令设法提供有关当前线程的堆栈的信息。它可以有选择地将堆栈帧地址作为参数。如果没有提供地址，那么它采用当前寄存器来回溯堆栈。否则，它假定所提供的地址是有效的堆栈帧起始地址并设法进行回溯。如果内核编译期间设置了 CONFIG_FRAME_POINTER 选项，那么就用帧指针寄存器来维护堆栈，从而就可以正确地执行堆栈回溯。如果没有设置 CONFIG_FRAME_POINTER，那么 bt 命令可能会产生错误的结果。

btp 命令将进程标识作为参数，并对这个特定进程进行堆栈回溯。

btc 命令对每个活动 CPU 上正在运行的进程执行堆栈回溯。它从第一个活动 CPU 开始执行 bt，然后切换到下一个活动 CPU，以此类推。

bta 命令对处于某种特定状态的所有进程执行回溯。若不带任何参数，它就对所有进程执行回溯。可以有选择地将各种参数传递给该命令。将根据参数处理处于特定状态的进程。选项以及相应的状态如下：

・ D：不可中断状态

・ R：正运行

・ S：可中断休眠

・ T：已跟踪或已停止

・ Z：僵死

・ U：不可运行

这类命令中的每一个都会打印出一大堆信息。请查阅下面的参考资料以获取这些字段的详细文档。

示例

跟踪当前活动线程的堆栈：
[0]kdb> bt

跟踪标识为 575 的进程的堆栈：
[0]kdb> btp 575

其它命令
下面是在内核调试过程中非常有用的其它几个 KDB 命令。

id 命令以一个地址／符号作为参数，它对从该地址开始的指令进行反汇编。环境变量 IDCOUNT 确定要显示多少行输出。

ss 命令单步执行指令然后将控制返回给 KDB。该指令的一个变体是 ssb，它执行从当前指令指针地址开始的指令（在屏幕上打印指令），直到它遇到将引起分支转移的指令为止。分支转移指令的典型示例有 call、return 和 jump。

go 命令让系统继续正常执行。一直执行到遇到断点为止（如果已应用了一个断点的话）。

reboot 命令立刻重新引导系统。它并没有彻底关闭系统，因此结果是不可预测的。

ll 命令以地址、偏移量和另一个 KDB 命令作为参数。它对链表中的每个元素反复执行作为参数的这个命令。所执行的命令以列表中当前元素的地址作为参数。

示例

反汇编从例程 schedule 开始的指令。所显示的行数取决于环境变量 IDCOUNT：
[0]kdb> id schedule

执行指令直到它遇到分支转移条件（在本例中为指令 jne）为止：
[0]kdb> ssb

0xc0105355 default_idle+0x25: cli
0xc0105356 default_idle+0x26: mov 0x14(%edx),%eax
0xc0105359 default_idle+0x29: test %eax, %eax
0xc010535b default_idle+0x2b: jne 0xc0105361 default_idle+0x31

了解完基本的相关知识后，就需要实际应用啦，下面我们就需要将自己手中的C源代码和kdb调试中的汇编代码对应上，这样才能在kdb中看汇编游刃有余。