嵌入式linux學(xué)習(xí)資料之使用UML調(diào)試Linux內(nèi)核和模塊

1、 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)概述一、構(gòu)建UML內(nèi)核調(diào)試環(huán)境1.構(gòu)建UML內(nèi)核樹1)下載一份內(nèi)核源碼包2)解壓之后cd到源碼根目錄下3)配置內(nèi)核并編譯4)編譯內(nèi)核模塊2.準(zhǔn)備運(yùn)行UML的根文件系統(tǒng)和交換文件系統(tǒng) 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)之前寫過(guò)一些使用KGDB調(diào)試Linux內(nèi)核和模塊的文章，感覺(jué)使用KGDB+虛擬機(jī)的方式還是有些煩瑣，而且需要占用較多的系

2、統(tǒng)資源，每次調(diào)試啟動(dòng)Guest OS會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，效率有些低。這里再總結(jié)一種使用User Mode Linux調(diào)試Linux內(nèi)核的方法。User Mode Linux（簡(jiǎn)稱UML）將Guest Linux OS作為用戶進(jìn)程運(yùn)行，關(guān)于UML的更多優(yōu)點(diǎn)可以查看UML官方網(wǎng)站。由于UML只是模擬的Linux系統(tǒng)，并利用Host OS本身的一些功能來(lái)完成實(shí)際的操作，因此對(duì)于底層的一些驅(qū)動(dòng)（硬件相關(guān)的），UML無(wú)法獲得其詳細(xì)信息，所以UML無(wú)法調(diào)試。不過(guò)UML對(duì)于內(nèi)核中硬件無(wú)關(guān)的代碼的調(diào)試還是很有幫助的，比如文件系統(tǒng)部分，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧部分，內(nèi)存管理和進(jìn)程調(diào)度等等。因此UML對(duì)于研究Linux操作系統(tǒng)還是

3、很有價(jià)值的。 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)下面就簡(jiǎn)單地介紹下使用UML調(diào)試Linux內(nèi)核和模塊的初步知識(shí)。UML主要包括兩個(gè)部分：可執(zhí)行的操作系統(tǒng)鏡像linux(vmlinux)和支持該操作系統(tǒng)執(zhí)行的文件系統(tǒng)。除此之外，UML網(wǎng)站還提供一些輔助工具。如果你僅僅使用UML作為應(yīng)用平臺(tái)，而不是利用它進(jìn)行內(nèi)核方面的研究的話，你可以直接去UML的網(wǎng)站上下載構(gòu)建好的二進(jìn)制操作系統(tǒng)鏡像，從而省掉冗長(zhǎng)的編譯過(guò)程。然而這里，我們需要使用UML來(lái)研究Linux內(nèi)核，所以我們還是要構(gòu)建一下UML

4、內(nèi)核樹。 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)構(gòu)建UML的內(nèi)核樹和構(gòu)建普通的內(nèi)核樹類似，只是要注意UML用了一個(gè)模擬的ARCH，在編譯內(nèi)核時(shí)也要注意加上對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)(ARCH=um)。下面是構(gòu)建UML內(nèi)核的詳細(xì)過(guò)程： 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)下載一份內(nèi)核源碼包，本文還是以8為實(shí)驗(yàn)版本。新近的Linux源碼包都內(nèi)含了UM架構(gòu)的部分，因此不需要像2.4

5、版本的內(nèi)核那樣進(jìn)行 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)解壓之后cd到源碼根目錄下，編譯之前先清理一下：make mrpropermake mrproper ARCH= 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)3)配置內(nèi)核并編譯。默認(rèn)配置的體系結(jié)構(gòu)為um，配置完后編譯內(nèi)核make defconfig ARCH=ummake gconfig ARCH=ummake

6、 ARCH=um當(dāng)編譯完成時(shí)，會(huì)生成一個(gè)二進(jìn)制文件linux。在這里要注意下面幾點(diǎn)：a.make gconfig是使用gtk圖形界面進(jìn)行配置，因此需要安裝輔助庫(kù)，在Ubuntu下可用sudo apt-get install libglade2-dev命令進(jìn)行安裝。其他類型，如menuconfig等參考相關(guān)資料。 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)b.在選擇配置時(shí)確保選中了Kernel Hacking中的Compile the kernel with debug info(對(duì)應(yīng)的DE

7、BUG_INFO配置為yes)和Compile the kernel with frame pointers(對(duì)應(yīng)的FRAME_POINTER配置為yes)，這樣生成的二進(jìn)制內(nèi)核linux中才有詳細(xì)的調(diào)試信息。c.生成完.config文件后，編譯之前，可以用編輯器打開源碼根目錄下的Makefile文件，把編譯優(yōu)化等級(jí)-O2調(diào)成-O1(見(jiàn)3)，這樣可以在保證編譯通過(guò)的前提下生成的內(nèi)核文件具有較好的調(diào)試效果。 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)4)編譯內(nèi)核模塊。編譯um配置的內(nèi)核模塊，

8、把它們放在mods目錄(可以事先在源碼根目錄下建立mods目錄，如果不存在改目錄，則會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建)下。make modules_install INSTALL_MOD_PATH=mods ARCH=um生成的模塊在mods/lib/modules/8/目錄下，將這些生成的模塊拷到UML的根文件系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)目錄，可以去掉UML啟動(dòng)和停止時(shí)令人煩惱的錯(cuò)誤，后面將會(huì)詳細(xì)介紹。 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)1) UML的根文件系統(tǒng)是運(yùn)行UML必須的，它類似于虛擬機(jī)的磁盤映

9、像文件，所有UML操作都是在根文件系統(tǒng)上的進(jìn)行的，UML運(yùn)行時(shí)，必須指定一個(gè)根文件系統(tǒng)作為參數(shù)，否則UML無(wú)法啟動(dòng)。你可以自己動(dòng)手制作根文件系統(tǒng)映像文件，其原理并不復(fù)雜：創(chuàng)建一個(gè)固定大小的文件(一般使用全零值作為內(nèi)容填充)，然后對(duì)其進(jìn)行按照一定的文件系統(tǒng)進(jìn)行格式化，再將其掛載到Host OS的某個(gè)目錄下，然后從Host OS中拷貝系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)所必須的一些二進(jìn)制及配置文件到根文件系統(tǒng)中。UML官網(wǎng)上也有關(guān)于如何制作根文件系統(tǒng)的介紹。自己制作根文件系統(tǒng)需要注意的一點(diǎn)就是要保證UML啟動(dòng)時(shí)所需的文件都被正確地拷貝到了根文件系統(tǒng)中。新手在自己制作根文件系統(tǒng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些麻煩，如果文件拷少了，UML運(yùn)行

10、不起來(lái)，如果不管三七二十一，把Host OS的所有文件都拷進(jìn)去，又浪費(fèi)空間。所以如果嫌麻煩的話，可以直接到UML官網(wǎng)上下載自己喜歡的發(fā)行版本的根文件系統(tǒng)，作為映像文件來(lái)運(yùn)行UML。需要注意的是，所使用的根文件系統(tǒng)類型一定要是UML內(nèi)核所支持的類型，否則系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)下面的錯(cuò)誤： 千鋒嵌入式學(xué)院千鋒嵌入式學(xué)院 最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(98,0)以上面編譯的8的UML內(nèi)核為例，默認(rèn)的配置是不支持ext4文件系統(tǒng)的，如果你使用上面的內(nèi)核映像，然后下載了最新版本的Ubuntu(Maverick Meerkat 10.10)的根文件系統(tǒng)(它是ext4類型的)，那么在啟動(dòng)時(shí)就