Linux内核调试：指令追踪大法简析

1. 错误异常

epc : 0x802cb3bc

ra  : 0x802cb3a8

2. 调试方法

2.1.反编译vmlinux

 

mips-linux-gnu-objdump -d vmlinux > dump.s

 

2.2. 打开dump.s，找到你要找的epc值

 

802cb3b4:       8e020004        lw      v0,4(s0)
802cb3b8:       24420800        addiu   v0,v0,2048
802cb3bc:       ac620000        sw      v0,0(v1)  # 这里是异常
802cb3c0:       0000000f        sync    
802cb3c4:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb3c8:       3c04804d        lui     a0,0x804d

 

.3. 向上找找这行指令在哪个函数？

 

802cb298 :
802cb298:       27bdffe0        addiu   sp,sp,-32
802cb29c:       afb10018        sw      s1,24(sp)
802cb2a0:       afb00014        sw      s0,20(sp)
802cb2a4:       afbf001c        sw      ra,28(sp)

 

2.4.找到它在哪个文件

此接口位于：drivers/usb/dwc2/gadget.c

2.5. touch一下这个c文件

 

touch drivers/usb/dwc2/gadget.c

 

这步是为了摸一下它，好让此文件在不改动的情况下重新编译一次，这样做的目的是，获取详细反汇编信息。

2.6. make V=1，取此文件的编译命令

 

make uImage V=1 -j16 > aaa.txt

 

打开 aaa,txt

2.7.单独编译此文件

在命令行粘贴此命令（一个字符都不能少），后面加上（空格）--save-temps -g，回车，发现当前路径下多了俩文件：gadget.i gadget.s。前者是预编译文件，后者也是我们需要的——汇编文件

2.8.打开.s文件找到之前要找的的点

根据之前定位的函数：dwc2_hsotg_core_init_disconnected

 

dwc2_hsotg_core_init_disconnected:
        .frame  $sp,32,$31              # vars= 0, regs= 3/0, args= 16, gp= 0
        .mask   0x80030000,-4                                   
        .fmask  0x00000000,0
$LVL835 = .
        addiu   $sp,$sp,-32
        .cfi_def_cfa_offset 32
        sw      $17,24($sp)
        sw      $16,20($sp)
        sw      $31,28($sp)
        .cfi_offset 17, -8
        .cfi_offset 16, -12
        .cfi_offset 31, -4
        .loc 1 3337 0
        move    $17,$5
        .loc 1 3342 0
        lw      $5,1348($4)

 

对比内核 dump.s

 

802cb298 :
802cb298:       27bdffe0        addiu   sp,sp,-32
802cb29c:       afb10018        sw      s1,24(sp) 

#是否发现这两处的指令是对应的？这时当然的。 之后就可以寻找**0x802cb3bc**这个点在gadget.s中的位置，切记，前后一定要严格对应，要不就找错了，如，在dump.s中，这点在这：

...
802cb398:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb39c:       3c04804d        lui     a0,0x804d
802cb3a0:       0c02958b        jal     800a562c 
802cb3a4:       2484f41c        addiu   a0,a0,-3044
802cb3a8:       8e020588        lw      v0,1416(s0)
802cb3ac:       10400009        beqz    v0,802cb3d4 
802cb3b0:       3c030080        lui     v1,0x80
802cb3b4:       8e020004        lw      v0,4(s0)
802cb3b8:       24420800        addiu   v0,v0,2048
802cb3bc:       ac620000        sw      v0,0(v1)  // 真正的异常
802cb3c0:       0000000f        sync
802cb3c4:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb3c8:       3c04804d        lui     a0,0x804d
802cb3cc:       0c02958b        jal     800a562c 

 

对应gadget.s 异常如下：

 

#NO_APP
$LBE2718 = .
 .loc 1 3394 0
 lw $5,1416($16)
 lui $4,%hi($LC40)
 .set noreorder
 .set nomacro
 jal printk
 addiu $4,$4,%lo($LC40)
 .set macro
 .set reorder

$LVL843 = .
 .loc 1 3395 0
 lw $2,1416($16)
 .set noreorder
 .set nomacro
 beq $2,$0,$L982
 li $3,8388608   # 0x800000
 .set macro
 .set reorder

 .loc 1 3396 0
 lw $2,4($16)
 addiu $2,$2,2048
$LBB2722 = .
$LBB2723 = .
$LBB2724 = .
$LBB2725 = .
 .loc 2 429 0
 sw $2,0($3)  // epc 0x0x802cb3bc 异常

 

快速找到它的秘诀是，看到 sw v0,0(v1)，就搜sw 3)，然后再看看上下指令是否对应。找到这处，做个标记。

寄存器辅助记忆：

2.9. 找到c文件中的对应地方

 

$LBB2722 = .
$LBB2723 = .
$LBB2724 = .
$LBB2725 = .
 .loc 2 429 0
 sw $2,0($3)  // epc 0x0x802cb3bc 异常
 $L1008:
$LBE2725 = .
$LBE2724 = .
$LBE2723 = .
$LBE2722 = .
$LBB2726 = .
$LBB2727 = .
 .loc 3 79 0

 

注意他前面的.loc 2 429 0，这就是他的藏身所在。

.loc 1 意思是第一个文件，可以从gadget.s中搜索file 1，如：

 

.file 2 "./arch/mips/include/asm/io.h" 

 

429：行号 这就是它在的文件。打开它，找到 429

    结合下文的.loc 3 79 0。

.file 3 "drivers/usb/dwc2/core.h"

 

79: 行号 最终位置：

 

dwc2_hsotg_core_init_disconnected  // drivers/usb/dwc2/gadget.c
   dwc2_writel(hsotg->regs + DCFG, DCFG_DESCDMA_EN); 
       __raw_writel(value, addr);     // drivers/usb/dwc2/core.h +79        
       

 

可以看作最后出错的指令 sw v0,0(v1)， 结合代码大致定位到操作DCFG 寄存器出错。

对于硬件寄存器，尽量按位操作，也就是只操作特定比特位，否则会引入未知风险

3. 总结

保存错误现场（epc/ra地址）

反汇编内核：objdump -d vmlinux > dump.s

根据dump.s 找到指定 epc 值

根据epc 值 确定发生异常的函数

根据函数名确定发生异常的文件

重新编译发生异常的文件，得到详细汇编和预处理信息（--save-temps -g）

根据epc 确定异常位置。

根据异常位置，定位文件名及行号。一般经过这几步就可以精确定位错误发生地方了。

对于发生异常的函数名定位，有的时候根据经验可以直接通过内核trace dump 信息找到。或者根据epc 直接在 system.map 也可以定位。

对于内核反汇编和重新编译异常文件，依赖于读者对汇编指令的理解。特别是对比 dump.s  和 gadget.s ，如果快速定位和找对很关键。

审核编辑：刘清