嵌入式linux学习资料之使用UML调试Linux内核和模块.ppt

千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 概述 一、构建UML内核调试环境 1.构建UML内核树 1)下载一份内核源码包 2)解压之后cd到源码根目录下 3)配置内核并编译 4)编译内核模块 2.准备运行UML的根文件系统和交换文件系统 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 之前写过一些使用KGDB调试Linux内核和模块的文章 ，感觉使用KGDB+虚拟机的方式还是有些烦琐，而且需要 占用较多的系统资源，每次调试启动Guest OS会花费较长 时间，效率有些低。这里再总结一种使用User Mode Linux 调试Linux内核的方法。User Mode Linux（简称UML）将 Guest Linux OS作为用户进程运行，关于UML的更多优点 可以查看UML官方网站。 由于UML只是模拟的Linux系统，并利用Host OS本身 的一些功能来完成实际的操作，因此对于底层的一些驱动（ 硬件相关的），UML无法获得其详细信息，所以UML无法调 试。不过UML对于内核中硬件无关的代码的调试还是很有帮 助的，比如文件系统部分，网络协议栈部分，内存管理和进 程调度等等。因此UML对于研究Linux操作系统还是很有价 值的。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 下面就简单地介绍下使用UML调试Linux内核和模 块的初步知识。 UML主要包括两个部分：可执行的操作系统镜 像linux(vmlinux)和支持该操作系统执行的文件系 统。除此之外，UML网站还提供一些辅助工具。 如果你仅仅使用UML作为应用平台，而不是利 用它进行内核方面的研究的话，你可以直接去UML 的网站上下载构建好的二进制操作系统镜像，从而 省掉冗长的编译过程。然而这里，我们需要使用 UML来研究Linux内核，所以我们还是要构建一下 UML内核树。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 构建UML的内核树和构建普通的内核树类似，只是 要注意UML用了一个模拟的ARCH，在编译内核时 也要注意加上对应的选项(ARCH=um)。下面是构 建UML内核的详细过程： 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 下载一份内核源码包，本文还是以8为实 验版本。新近的Linux源码包都内含了UM架构的部 分，因此不需要像2.4版本的内核那样进行patch。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 解压之后cd到源码根目录下，编译之前先清理一下 ： make mrproper make mrproper ARCH=um 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 3)配置内核并编译。默认配置的体系结构为um，配置 完后编译内核 make defconfig ARCH=um make gconfig ARCH=um make ARCH=um 当编译完成时，会生成一个二进制文件linux。在 这里要注意下面几点： a.make gconfig是使用gtk图形界面进行配置，因 此需要安装辅助库，在Ubuntu下可用 sudo apt-get install libglade2-dev命令进行安 装。其他类型，如menuconfig等参考相关资料。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 b.在选择配置时确保选中了Kernel Hacking中 的Compile the kernel with debug info(对应的 DEBUG_INFO配置为yes)和Compile the kernel with frame pointers(对应的FRAME_POINTER配 置为yes)，这样生成的二进制内核linux中才有详细 的调试信息。 c.生成完.config文件后，编译之前，可以用编 辑器打开源码根目录下的Makefile文件，把编译优 化等级-O2调成-O1(见3)，这样可以在保证编译 通过的前提下生成的内核文件具有较好的调试效果 。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 4)编译内核模块。编译um配置的内核模块，把它 们放在mods目录(可以事先在源码根目录下建立 mods目录，如果不存在改目录，则会自动创建)下 。 make modules_install INSTALL_MOD_PATH=mods ARCH=um 生成的模块在 mods/lib/modules/8/目录下，将这些 生成的模块拷到UML的根文件系统的对应目录，可 以去掉UML启动和停止时令人烦恼的错误，后面将 会详细介绍。 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 1) UML的根文件系统是运行UML必须的，它类似于虚拟机的磁盘映 像文件，所有UML操作都是在根文件系统上的进行的，UML运行时，必 须指定一个根文件系统作为参数，否则UML无法启动。你可以自己动手 制作根文件系统映像文件，其原理并不复杂：创建一个固定大小的文件( 一般使用全零值作为内容填充)，然后对其进行按照一定的文件系统进行 格式化，再将其挂载到Host OS的某个目录下，然后从Host OS中拷贝系 统启动时所必须的一些二进制及配置文件到根文件系统中。UML官网上 也有关于如何制作根文件系统的介绍。自己制作根文件系统需要注意的 一点就是要保证UML启动时所需的文件都被正确地拷贝到了根文件系统 中。 新手在自己制作根文件系统时可能会出现一些麻烦，如果文件拷少 了，UML运行不起来，如果不管三七二十一，把Host OS的所有文件都 拷进去，又浪费空间。所以如果嫌麻烦的话，可以直接到UML官网上下 载自己喜欢的发行版本的根文件系统，作为映像文件来运行UML。需要 注意的是，所使用的根文件系统类型一定要是UML内核所支持的类型， 否则系统在启动时会出现下面的错误： 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构 Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(98,0) 以上面编译的8的UML内核为例，默认的 配置是不支持ext4文件系统的，如果你使用上面的内核 映像，然后下载了最新版本的Ubuntu(Maverick Meerkat 10.10)的根文件系统(它是ext4类型的)，那么 在启动时就会出现上面的错误。