自制操作系统--（4）

Lab1还差最后一部分，就是给出具体的调试信息，如下面所示：

 K> backtrace
 Stack backtrace:
   ebp f010ff78  eip f01008ae  args 00000001 f010ff8c 00000000 f0110580 00000000
          kern/monitor.c:143: monitor+106
   ebp f010ffd8  eip f0100193  args 00000000 00001aac 00000660 00000000 00000000
          kern/init.c:49: i386_init+59
   ebp f010fff8  eip f010003d  args 00000000 00000000 0000ffff 10cf9a00 0000ffff
          kern/entry.S:70: <unknown>+0
 K>

和上次的montacktrace相比，增加了eip所在的源文件、对应的源文件行数、函数名以及在相对于该函数地址后的汇编代码的地址偏移。

首先明确，这个功能既然能实现，那么肯定在某个地方以某种方式地方记录着eip和源文件之间的相互对应的信息。

而这个存储的地方就是stab表。

首先使用objdump -G 查看一下kernel生成的obj（obj/kern/kernel)中stab表中的内容，如下：

前5列是stab，第六列不知道含义，第七列对应stabstr，换句话说这个表会原封不动的读入内存，stab部分的地址就是kdebug.c里的__stab_begin__，后面字符串地址就是__stabstr_begin__。

这个表很直观，根据类型不同在某些行（用index表示）会给出一个地址与源文件的对应关系（SO），紧接着给出这个源文件中的函数地址和函数名的对应关系（FUN），之后是这个函数里的每一行（SLINE）和地址偏移的对应关系。

而我们所要做的就是读取这些关系并显示出来。

 

问题1 这个表何时以何种方式加入的内存。

 

很遗憾kdebug.c里面stab表的地址符号是extern进来的，我并没有找到这个符号第一次出现的位置，不过估计应该是和内核一起，通过elf头的文件信息加载进来的，但具体加载到了哪里我没有深究。

 

问题2 如何对这个表进行检索。

 

庆幸的是，Jos很“友好”的给我们提供了一个检索函数：stab_binsearch。函数接受4个参数，第一是stab总表（这个说法并不是很恰当，虽然函数的含义是传入一个总表，但其实只要传入表中的一项当做起始位置函数也能正常工作），第二第三是表的下标的范围，代表在这个下标范围内寻找，若找到了，则第二个参数赋值为相应的表的下标，若没有找到，则right>left，第四个参数传入要寻找的表项的类型，也就是上面图的第二列。第五个参数代表要寻找的值，也就是上面图中的第五列，根据这个值寻找表项。而且为了比较高效，这个函数还是个二分搜索的。更加详细的说明函数注释都解释的很清楚。

 

问题3 我们需要做什么

需要做的是完成debuginfo_eip，该函数传入一个eip值，通过这个eip查找所需信息，并放入Eipdebuginfo这个结构体里。

JOS比较“友好”，已经替我们完成了很多功能了，我们只需要使用stab_binsearch找到函数地址和源文件行数对应的关系就行了。

代码如下：

之前的代码已经找到了函数地址，并且已经将addr减去了这个函数地址得到了函数内偏移，查找结果会放在lline里，根据这个index访问stab表即可。

之后修改backtrace函数，按要求显示相应信息即可，然后运行结果大概如下：

 

值得注意的是，对应源文件，发现“行数”指向的并不是很正确，有时候会多向下指几行。

这是因为在查找stab时候，我们是根据eip进行查找，而eip的内容就是指向下一条将要执行的指令的地址，所以“行数”的不准是正常的合乎逻辑的。

当然要修正这个“bug”使之更符合我们的调试习惯也并不难，只要把查找到的lline改成lline-1，即寻找上一行源代码即可。

但因为实验貌似要求就是根据eip找到相应的位置，所以我也并没有改。

 

至此lab1就结束了，本来想一两周就写完的，没想到断断续续拖了好几个月。

5年前刚接触编程的时候编的第一个程序就是printf("hello,world!");，然后学习断点调试，可直到今天我才大概明白了这看上去如此“简单”而不值得一提的功能实现起来需要多少的技术水平。任何看起来“理所当然”的东西实现或者证明起来都是相当难的，数学和计算机技术都佐证了这一点。

所谓返璞归真的境界，大概就是如此吧。