Linux内核驱动开发之KGDB原理介绍及kgdboe方式配置

Linux内核驱动开发之KGDB原理介绍及kgdboe方式配置

接上文《Linux内核驱动开发之KGDB单步调试内核(kgdboc方式) 》。上篇文章中，仅简单介绍使用串口的Kgbd的流程(kgdboc方式)，本文将重点介绍KGDB调试Linux内核的原理。内核版本在2.6.26以前的Linux，kgdb是通过补丁安装的,过程非常复杂,而且问题比较多.Linux内核从 2.6.26开始已经在内部集成kgdb,只需要配置kgdb并重新编译2.6.26(或更高)内核即可.使用kgdb调试需要两台机器，即主机和目标机（一般为开发板），两者通过串口线相连。要调试的内核编译需要配置支持kgbd，它跑在目标机上，主机上使用gdb通过串口线进行远程调试目标机上的内核。另外kgdb还支持网络方式（即kgdboe方式）进行远程调试内核，见本文第三部分。

一、KGDB原理：

Kgdb相关源码主要实现了主机上gdb远程调试所需的功能，包括命令处理、陷阱处理以及串口通信3个主要部分。Kgdb会在Linux内核中添加一个调试stub,调试stub是Linux内核中的一小段代码，是运行gdb的开发机和目标机内核之间的媒介。gdb和调试stub之间通过gdb串行协议进行通信。Gdb串行协议是一种基于消息的ASCII码协议，包含了各种调试命令。当设置断点时，kgdb将断点的指令替换为一条trap指令，当执行到断点时控制权就转移到调试stub中去。此时，调试stub的任务就是使用远程串行通信协议将当前内核环境传送给gdb，然后从gdb处接收命令。gdb命令告诉调试stub下一步该做什么，当调试stub收到继续执行的命令时，将恢复内核的运行环境，把对cpu的控制权重新交还给内核。

二、KGDB功能部件：

（1）GDB stub。

Gdb stub被称为调试插桩（简称为stub），是kgdb调试器的核心。它是Linux内核中的一小段代码，用来处理主机上gdb发来的各种请求；并且在内核处于被调试状态时，控制目标机上的处理器。

（2）陷阱处理。

当设置断点时，kgdb会提供一个异常处理函数，将断点位置的指令替换成一条异常指令。执行到该断点时该异常会发生，内核则将cpu控制权交给kgdb调试器，程序进入kgdb的提供异常处理函数中。在该异常处理函数中，可以分析内核代码的各种情况。

（3）串口通信。

Gdb和调试stub之间通过gdb串行协议进行通信。它是一种基于消息的ASCII码协议，包含了各种调试命令。

三、KGDBOE方式配置:（参阅Linux内核驱动开发之KGDB单步调试内核(kgdboc方式) ）

最后要说的是除了使用串口外，也可以使用网卡进行通信，也就是kgdboe方式。kgdboe方式要比kgdboc方式优越，上篇kgdboc使用流程中也提到，当u-boot加载内核执行到 kgdb: Waiting for connection from remote gdb... 要手动关闭该串口，因为gdb远程连接时也需要此串口。那么带来的影响就是我们无法看到调试过程中内核的输出信息，而网卡（kgdboe）方式刚可以避免这一缺陷。下面简单介绍下网卡方式(kgdboe)的配置流程：

（1）配置内核：

a) CONFIG_NETCONSOLE (Networking support -> Network console logging support)

b) CONFIG_DEBUG_KERNEL (Kernel hacking -> Kernel Debugging)

c) CONFIG_KGDB (Kernel hacking -> KGDB)

d) CONFIG_KGDB_ETH (Kernel hacking -> KGDB -> Method of KGDB communication -> Ethernet)

（2）修改u-boot的启动参数bootargs以支持kgdb调试(与kgdboc类似)：

setenv bootargs 'console=…kgdboe=[target-port]@<target-ip>/[dev][target-macaddr],[host-port]@<host-ip>/[dev] kgdbwait … nfsroot=…

举例：kgdboe=@192.168.1.4/,@192.168.1.3/ 
 
主要增加以上红色字体部分，解释下参数的意义：

■    target-port (optional): GDB port (default 6443)
■    target-ip: target ip address (i.e DVEVM ip address)
■    dev (optional): network interface (default eth0)
■    host-port (optional): Host port use to send/recieve UDP packets (default 6442)
■    host-ip: Host IP address