用kdb调试linux内核驱动

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其他方法可以参考《linux设备驱动程序3》，这里主要介绍kdb，我参考了一些网上和书上的，但还有几个关键细节自己琢磨出来的。

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首先kdb不是Linux内核的标准配置，需要先到这个网站上去下载补丁
ftp://oss.sgi.com/www/projects/kdb/download/v4.4/

以2.6.28为例，下载
kdb-v4.4-2.6.28-common-1.bz2
kdb-v4.4-2.6.28-x86-1.bz2

+ v4.4是KDB的版本号
+ 2.6.28是Linux内核的版本号
+ common是通用patch，必须下载
+ ia64和x86根据自己的体系结构，选择一种下载
+ 最后的-1表示有多个同样的patch，选择数目最大的下载

注意不要下载带rc字样的，我试过，打补丁的时候总是有fail出现。

然后下载一个纯的linux内核源码文件，记住，一定要是纯的linux内核源码，不能是什么redhat等等公司出的版本。否则在pacth时就会出现error了。

2
按照/usr/src/linux/Documentation/kdb/slides中的官方文档
解压源代码到/usr/srv/linux-2.6.28
bunzip2解压两个补丁文件，放到/usr/srv/linux-2.6.28中，
用patch -p 1 -N -u -i 补丁名
打上两个补丁
这一步要看清楚，输出中不能有任何fail或reject，若有，检查是否补丁是否出错(再次提醒不要下带rc字样的)，或者不是纯的内核。

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sudo make menuconfig，设置内核编译选项
确保.config文件选项有如下:
CONFIG_KDB=y
CONFIG_KDB_MODULES=n
CONFIG_KDB_OFF=n
CONFIG_KDB_CONTINUE_CATASTROPHIC=0
CONFIG_KDB_USB=y
CONFIG_KDB_KDUMP=y
CONFIG_KALLSYMS=y
CONFIG_FRAME_POINTER=y
不能急于编译！不然编译过程中会出现(血的教训啊～)
kdba_support.c:53: undefined reference to `halt_current_cpu'
因为
alt_current_cpu函数定义在/usr/src/linux/arch/x86/kernel/crash.c中
而这个函数定义前面有
#if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_X86_LOCAL_APIC)
static atomic_t waiting_for_crash_ipi;

所以再在.config文件中手工加入
CONFIG_SMP=y
CONFIG_X86_LOCAL_APIC=y
即可解决

然后编译内核，完成。

4
要控制KDB，可以通过grub
kdb=on    开启kdb
kdb=off   关闭kdb
kdb=early 刚进入系统时就暂停并进入kdb
kdb=on-nokey 任何键盘按键都不能触发kdb

或者通过proc(注意，要用root权限)
echo '0' > /proc/sys/kernel/kdb            关闭kdb
echo '1' > /proc/sys/kernel/kdb            开启kdb
echo '2' > /proc/sys/kernel/kdb            任何键盘按键都不能触发kdb

例如
echo "1" > /proc/sys/kernel/kdb 回车以后没什么反映，说明启动成功了。
如果运行这个命令以后，提示找不到kdb这个文件，说明kdb根本就没安装成功。
可以cat /proc/sys/kernel/kdb
查看结果。




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然后到这一步，所有的书上和网上都说到以按下 pause键就进入kdb了，OK，我按下pause键， cap lock确实开始狂闪了，然后再按什么键鼠标都没反应了，恭喜你，死机了，按点源重启吧，momo。

我不知道写那些什么kdb使用的文章的人是不是都是绝顶聪明不会遇到这种情况，反正我是没有在网上找到任何关于这个问题的答案。

翻来覆去的看《linux设备驱动程序3》,终于在kdb一节中发现一段话:
“
Note that just about everything the kernel does stops when kdb is running. Nothing
else should be running on a system where you invoke kdb; in particular, you should
not have networking turned on—unless, of course, you are debugging a network
driver. It is generally a good idea to boot the system in single-user mode if you will be
using kdb.
”
翻译:"注意, 在kdb运行时内核停止任何东西. 在你调用 kdb 的系统中不应当运行其他东西; 特别, 你不应当打开网络 -- 除非, 你在调试一个网络驱动. 一般地以单用户模式启动系统是一个好主意。"

所以我们要在单用户模式下用kdb!首先我们先为root设个密码，su root，设好后，sudo init 1进入单用户模式，然后选取下面那个root Drop to root shell prompt，然后输入root的密码，现在进入纯命令行界面，按下pause，呵呵，你看到了什么。

以后系统oops时也会自动进入kdb，所有你最好保证你编写的驱动没有问题了，再在正常模式下测试，一般先在单用户模式下测试好再说。

退出kdb输入go+回到单用户模式命令行，注意千万不要输入startx，那样你还是在单用户模式下，很多模块没加载，保证你一进桌面就死机，正确的做法是ctrl+d，然后选择第1个resume重新回到登录窗口。


5
kdb的基本用法，这个全部是转的，记住常用的即可。
　　安装新内核后，使用新内核重新启动机器，现在，内核已经有kdb支持了。那么如何进入调试环境呢？如果在配置内核时，没有选择kdb-off by default，那么在内核启动后，按下“pause”键即可进入kdb调试环境。如果在配置内核时选择了kdb-off by default，那么有两种办法：一种是在启动时加入“kdb=on”，另一种方式是在proc文件系统加载后，输入如下命令：
　　#echo 1”>/proc/sys/kernel/kdb。
　　然后就可以按“pause”键进入调试环境了。按“pause”键后，出现提示符kdb，同时键盘上Caps和Scroll两指示灯不停闪烁，提示现在处于kdb调试环境中。
　　kdb提供丰富的命令实现运行控制、内存操纵、寄存器操纵、断点设置、堆栈跟踪等许多功能，总共有33条命令，下面分别进行介绍。
　　运行控制类
　　包括go、ss和ssb三个命令，提供对程序执行的控制。具体用法如下：
　　go：继续程序执行
　　格式：go
　　该命令使内核继续执行，直到遇到一个断点才停止。如果没有设置断点，该命令将离开kdb调试器，系统回到正常运行状态。Caps和Scroll指示灯恢复到原来的状态。
　　ss：单步执行程序
　　格式：ss
　　该命令仅仅执行下一条指令，执行完后停止。这在进行跟踪时是必不可少的。
　　ssb：执行到分支或者函数调用时停止
　　格式：ssb
　　该命令与ss的区别是，ss只执行一条语句，而ssb执行一组语句，它使指令继续执行，在遇到一个分支语句，或者遇到一个函数调用语句时停止。
　　断点类
　　kdb提供强大的断点功能，包括设置断点、清除断点、激活断点、使断点失效，kdb也可以设置硬件断点。断点指令包括bp、bl、bpa、bph、bpha、bc、be和bd。
　　bp：设置或者显示断点
　　格式：bp [<vaddr>]
　　该命令设置一个新的断点，其中vaddr是要设置的断点的地址。如果不带参数，运行bp将显示当前设置的所有断点。
　　bl：设置或者显示断点
　　格式：bl [<vaddr>]
　　该命令的操作与bp命令相同。
　　bpa：设置或者显示全局断点
　　格式：bpa [<vaddr>]
　　该命令设置一个全局断点，或者显示所有全局断点，用法同上。
　　bph：设置硬件断点或者显示所有断点
　　格式：bph [vaddr [datar|dataw|io [length]]]
　　如果不带参数，则显示所有断点。如果带参数，那么设置断点。其中vaddr为要设置硬件断点的地址，datar表示对该内存区进行读操作，dataw表示写操作，io表示对该内存区进行io输入输出操作。length指明读写io操作的数据长度。
　　bpha：设置硬件断点或者显示所有断点
　　格式和用法同bph。
　　bc：清除断点
　　格式：bc <bpnum>
　　清除标号为bpnum的断点。如果断点号为“*”，将清除所有断点。
　　bd：使断点无效
　　格式：bd <bpnum>
　　使标号为bpnum的断点无效，如果标号为“*”，表示使所有断点无效。
　　be：激活断点
　　格式：be <bpnum>
　　激活标号为bpnum的断点。如果标号为“*”，将激活所有无效的断点。
　　内存操作类
　　内存操作类命令包括对内存进行显示和修改的md、mdr、mds、mm四条命令。
　　md：显示内存内容
　　格式1：md [vaddr [line-count [output-radix]] ]
　　显示地址为vaddr的内存的内容。line-count为要显示的内存的行数，output-radix指定以8进制、10进制或者16进制显示。如果省略line-count和output-radix，那么将以设置的环境变量MDCOUNT和RADIX方式显示。如果不带任何参数，md命令将接着上次md命令的后续地址显示内存内容
      格式2：mdWcn
　　在缺省情况下，md以当前环境变量BYTESPERWORD的值读取数据，在读取硬件寄存器的时候，需要指定数据的宽度。这是可以使用mdWcn来进行读取，W是读取的宽度，单位是字节，cn为要读取的数目。
　　mdr：显示原始内存的内容
　　格式：mdr <vaddr> <count>
　　从指定地址vaddr开始显示count长度的内存，它打印一连串的内存数据。这个命令是留给外部的调试器使用的，一般很少使用。
　　mds：以符号的方式显示内存的内容
　　格式：mds [vaddr [line-count [output-radix]]]
　　从指定地址vaddr开始显示内存的内容，与md的区别是每行仅显示一个字，并且它试图将该地址与符号表进行匹配，如果找到，那么它将显示相应的符号名以及偏移值。如果不带参数，它将从上次mds的末尾开始显示。
　　mm：修改内存内容
　　格式1：mm <vaddr> <new content>
　　将指定地址vaddr开始的数据修改为新的数据。修改的数据的长度为一个机器字。
　　格式2：mmW <vaddr> <new content>
　　意义同上，区别在于它改变W字节的内容。
　　堆栈跟踪类
　　该类指令实现对堆栈的跟踪，包括bt、btp和bta三条命令。
　　bt：显示调用堆栈
　　格式：bt [<stack-frame addr>]
　　如果不指定参数，它根据当前寄存器的内容显示堆栈，提供当前活动线程的完整的堆栈跟踪。如果指定stack-frame addr参数，它将从该地址开始跟踪。
　　btp：显示进程的堆栈
　　格式：btp <pid>
　　显示由pid指定的进程的堆栈。
　　bta：显示所有进程的堆栈
　　格式：bta
　　寄存器类
　　寄存器类命令包括对寄存器内容进行显示和修改的rd和rm指令，以及异常帧显示指令ef。
　　rd：显示寄存器内容
　　格式：rd [c|d|u]
　　如果不带任何参数，rd显示所有进入kdb调试器时该点所设置的所有通用寄存器的值。如果带c参数，它将显示控制寄存器cr0、cr1、cr2、cr4 寄存器的内容。如果带d参数，它显示调试寄存器的内容。如果带u参数，它显示当进入kdb调试器时当前任务的所有寄存器。
　　rm：修改寄存器的内容
　　格式：rm <register-name> <register-content>
　　该命令修改register-name指定的寄存器的内容为register-content。其中register-name 为%eax、%ebx、%ecx、%edx、%esi、%edi、%esp、%eip或%ebp。如果参数为%%，由rd u指定的寄存器将被修改。当前rm命令不允许修改控制寄存器，也不允许显示和修改Pentium和Pentium Pro系列的特定寄存器。
　　ef：显示异常帧
　　格式： ef <vaddr>
　　显示vaddr地址处的异常帧。
　　环境变量类
　　这类指令对kdb调试器环境变量进行显示和设置。包括set和env命令。
　　set：设置环境变量
　　格式：set <env-var=value>
　　将环境变量env-var的值设置为value。最多有33个环境变量，每个环境变量最大512字节。kdb的主要环境变量有：
　　PROMPT：kdb调试器提示符，缺省为kdb。
　　MOREPROMPT：在一屏显示不下的情况下，系统的提示符，缺省为more。
　　RADIX：显示数据时所使用的数制，缺省为16进制。
　　LINES：kdb调试器显示行数。缺省为24行。
　　COLUMNS：kdb调试器显示的列数。缺省为80列。
　　MDCOUNT：执行md指令时显示的内存行数，缺省为8行。
　　BTARGS：执行bt跟踪时，指定任一函数在打印时所使用参数最大个数。
　　SSCOUNT：该环境变量规定在执行ssb命令时，如果显示超过此数，执行将停止。缺省为20。
　　IDMODE：反汇编时所使用的指令格式。缺省为x86。
　　BYTESPERWORD：指定字的长度，缺省为4个字节。
　　IDCOUNT：反汇编时，一次反汇编的指令长度，缺省为16条指令。
　　env：显示环境变量
　　格式：env
　　显示所有环境变量的值。
　　
杂项
　　id：指令反汇编
　　格式：id <vaddr>
　　从vaddr开始的地址反汇编指令。
　　cpu：切换到另一个CPU
　　格式：cpu <cpunum>
　　这条命令仅仅在SMP结构下有用，它切换到由cpunum指定的CPU。
　　ps：显示所有活动的进程
　　格式：ps
　　显示当前的活动的进程。包括pid、父进程pid、CPU号、当前状态，以及对应的线程。
　　reboot：重新启动机器
　　格式：reboot
　　在某些情况下，内核无法返回到正常工作状态，这时可以利用reboot重新启动机器。注意在重启机器前，它不进行任何状态保存的工作。
　　sections：列出内核中所有已知的段的信息
　　格式：sections
　　列出模块和内核的所有已知的段的信息。首先是模块信息，最后是内核信息。包括模块名和一个或者多个段的信息。段信息包括段名、段起始地址、段结束地址和段标识。本命令仅仅是为外部调试器而设立的。
　　sr：激活SysRq代码，也就是调用MAGIC_SYSRQ函数
　　格式：sr <sysrq key>
　　将sysrq key字符作为参数传递给SysRq函数进行处理，就像你已经键入了SysRq键和该字符一样。如果要使用这个命令，需要在配置内核时，选择Magic SysRq Key。然后在新内核启动后，使用如下命令激活SysRq功能。
　　#echo “1” > /proc/sys/kernel/sysrq
　　这是一个功能强大的命令，它使得在kdb中可以使用操作系统提供的SysRq处理函数。
　　lsmod：列出内核中加载的所有模块
　　格式：lsmod
　　显示所有模块的信息。包括模块名、模块大小、模块结构地址、引用计数，以及被哪个模块所引用。
　　rmmod：卸载一个模块
　　格式：rmmod <modname>
　　将由modname指定的模块从内核中卸载。
　　ll：对链表中的每个元素重复执行命令
　　格式：ll <addr> <link-offset> <cmd>
　　它对以地址addr开头的链表的头link-offset个元素，重复执行cmd命令。
　　help和？：显示帮助信息。
　　格式：help 或者?
　　显示kdb的命令以及简单的用法。

常用的一些内核模块操作
查看加载模块用lsmod或者cat /proc/modules(这个还可以查看模块加载地址)
卸载模块用rmmod，有时加上-f强行卸载
加载模块用modprobe或者insmod,区别转载如下:
"
insmod 与 modprobe 都是载入 kernel module，不过一般差别于 modprobe 能够处理 module 载入的相依问题。
比方你要载入 a module，但是 a module 要求系统先载入 b module 时，直接用 insmod 挂入通常都会出现错误讯息，不过 modprobe 倒是能够知道先载入 b module  后才载入 a module，如此相依性就会满足。
不过 modprobe 并不是大神，不会厉害到知道 module 之间的相依性为何，该程式是读取 /lib/modules/2.6.xx/modules.dep 档案得知相依性的。而该档案是透过 depmod 程式所建立。
modprobe:
modprobe可载入指定的个别模块，或是载入一组相依的模块。modprobe会根据depmod所产生的相依关系，决定要载入哪些模块。若在载入过程中发生错误，在modprobe会卸载整组的模块。
  -a或--all 　载入全部的模块。
  -c或--show-conf 　显示所有模块的设置信息。
  -d或--debug 　使用排错模式。
  -l或--list 　显示可用的模块。
  -r, --remove //若在命令指定模块,则删除指定模块,否则,指定"自动清除"模式 
  -t或--type 　指定模块类型。
  -v或--verbose 　执行时显示详细的信息。
  -V或--version 　显示版本信息。
  -help 　显示帮助。
  -C, --config configfile //指定配置文件.默认使用/etc/modules.conf文件为配置文件
modprobe -r ip_vs  # 删除ip_vs模块
modprobe -l | grep ip_vs  # 查看ip_vs模块是否编译进内核
lsmod -l | grep ip_vs  # 查看ip_vs模块是否载入进内核
"