【Linux 内核系列】基于 VMware Ubuntu18 编译调试 Linux 内核

【1】环境与工具简介

Qemu、Busybox、Linux内核工具资源下载链接https://download.csdn.net/download/qq_27788177/85749771

【2】Linux 内核编译

• Linux 内核源码下载链接，https://www.kernel.org/
• 解压 Linux 内核源码

tar -xvf linux-5.6.18.tar.xz

• 安装相关依赖软件包

apt install flex
apt install bison
apt install libssl-dev
apt install libncurses5-dev libncursesw5-dev

• 配置 Linux 内核

编译打开配置界面
make menuconfig
 
开启 Linux Debug 功能
Kernel hacking  --->
    Compile-time checks and compiler options  ---> 
        [*] Compile the kernel with debug info
        [*]   Provide GDB scripts for kernel debuggin
 
关闭地址随机化，否则断点无法停止
Processor type and features ---->
    [] Randomize the address of the kernel image (KASLR)

• 编译/安装 Linux 内核

编译 Linux 内核
sudo make
 
生成
linux-5.6.18/arch/x86_64/boot/bzImage
 
安装 Linux 内核模块
sudo make modules_install
 
安装 Linux 内核
sudo make install

• VMware 启动时选择新编译的 LInux 内核

重启系统
reboot
 
在进入 VMware 启动界面时长按 shift 键，即可进入 grub 选择界面选择对应的内核版本

【3】Qemu 编译安装

• Qemu 源码下载链接地址，https://download.qemu.org/
• 解压 Qemu 源码压缩包

tar -xvf qemu-2.12.1.tar.xz

• 安装相关依赖软件包

apt install zlib* zlib1g-dev
apt install build-essential pkg-config 
apt install libglib2.0-dev 
apt install binutils-dev 
apt install libboost-all-dev 
apt install autoconf libtool 
apt install libssl-dev 
apt install libpixman-1-dev 
apt install libpython-dev python-pip python-capstone 
apt install virtualenv

• 配置、编译、安装 Qemu

./configure
make
make install

【4】Busybox 编译与使用

• Busybox 源码下载链接地址，https://busybox.net/downloads/
• 配置 Busybox

编译配置菜单界面
make menuconfig
 
配置 Busybox 为静态编译
Settings  --->
           [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

• 制作 rootfs 并将 busybox 安装到其中

使用 dd 命令创建文件并格式化为 ext4 文件系统
dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=10
mkfs.ext4 rootfs.img
 
创建用于挂载该镜像文件的目录 fs，挂载后才能往里面写入 busybox
使用 mount 命令将 rootfs.img 挂载到 fs 目录，编译 busybox 并写入 fs 目录中
mkdir fs
sudo mount -t ext4 -o loop rootfs.img ./fs
sudo make install CONFIG_PREFIX=./fs
 
补充配置写入镜像的 busybox
sudo mkdir proc dev etc home mnt
sudo cp -r ../examples/bootfloppy/etc/* etc/
sudo chmod -R 777 fs/
 
卸载 rootfs.img
sudo umount fs

【5】Qemu 启动指定 Linux 内核以及关闭 Qemu 相关总结

Qemu 命令参数说明
-kernel # 指定编译好的内核镜像
-hda 	# 指定硬盘
-append 
“root=/dev/sda” # 指示根文件系统 
“console=ttyS0” # 把 QEMU 的输入输出定向到当前终端上
-nographic 		# 不使用图形输出窗口
-s # -gdb tcp::1234 缩写，监听 1234 端口
   # 在 GDB 中可以通过 target remote localhost:1234 连接

Qemu 启动命令
 
正常启动 Qemu
qemu-system-x86_64 \
    -kernel ./linux-5.6.18/arch/x86_64/boot/bzImage \
    -hda ./busybox-1.35.0/rootfs.img \
    -append "root=/dev/sda console=ttyS0 loglevel=8" \
    -nographic
 
启动 Qemu 并开启 GDB 监听
qemu-system-x86_64 \
    -kernel ./linux-5.6.18/arch/x86_64/boot/bzImage \
    -hda ./busybox-1.35.0/rootfs.img \
    -append "root=/dev/sda console=ttyS0 loglevel=8" \
    -nographic \
    -S \
    -s \

关闭 Qemu
Ctrl+A 松开后按 X 退出 qemu

【6】VsCode 远程调试 Linux 内核代码

• VsCode 调试 Linux Kernel 配置

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) 启动",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "/home/ubun/WorkSpace/linux-5.6.18/vmlinux", // 指定vmlinux路径
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",	// 指定gdb路径
            "miDebuggerServerAddress": "192.168.163.133:1234",	// gdb 连接
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

【附录】

【附录-A】VMware 进入 grub 选择界面的方式

• VMware 启动 ubuntu 时，若想进入 grub 选择界面，在进入 VMware 启动界面时，长按 shift 键即可；

参考与致谢

本博客为博主学习笔记，同时参考了网上众博主的博文以及相关专业书籍，在此表示感谢，本文若存在不足之处，请批评指正。

【1】Linux内核编译

【2】Linux 内核调试 九：Linux 内核调试环境搭建

【3】ubuntu编译安装qemu

【4】QEMU调试Linux内核环境搭建