Linux内核使用gdb调试

    这里记录平时使用gdb调试内核KE的步骤和方法. 有不足的地方也请大家指出和完善.

1 必备工具和文件

Gdb,addr2line,vmlinux以及内核coredump文件

在64位平台,gdb和addr2line 分别使用aarch64-linux-android-gdb

aarch64-linux-android-addr2line.

2. 调试过程

MTK平台coredump文件名为: SYS_MINI_RDUMP,用GAT工具解析DB文件得到.

2.1 启动GDB

aarch64-linux-android-gdb vmlinux  coredump 

aarch64-linux-android-gdb ./vmlinux./aee_exp_backup/db.fatal.00.KE/20151107_170222_178/db.fatal.00.KE.dbg.DEC/SYS_MINI_RDUMP

控制台输出内容：

#0 0xffffffc00088d2c8 in eth_start_xmit(skb=0xffffffc023ba8300, net=0xffffffc06d3d2000)

at kernel-3.10/drivers/usb/gadget/u_ether.c:893

(gdb)

可以看出异常点在u__ether.c文件893行.

2.2 gdb常用指令

bt :    打印堆栈调用信息.

down : 跳转到下一级FP指针

up    :  回到上一级FP指针

P    :   打印变量值

x    :  打印内存内容   

x / (n,f,u为可选参数)

n: 需要显示的内存单元个数，也就是从当前地址向后显示几个内存单元的内容，一个内存单元的大小由后面的u定义

f：显示格式

x(hex) 按十六进制格式显示变量。

d(decimal) 按十进制格式显示变量。

u(unsigned decimal) 按十进制格式显示无符号整型。

o(octal) 按八进制格式显示变量。

t(binary) 按二进制格式显示变量。

a(address) 按十六进制格式显示变量。

c(char) 按字符格式显示变量。

f(float) 按浮点数格式显示变量

u：每个单元的大小，按字节数来计算。默认是4 bytes。GDB会从指定内存地址开始读取指定字节，并把其当作一个值取出来，并使用格式f来显示

b:1 byte     h:2 bytes     w:4 bytes g:8 bytes

比如x/3uh 0x54320表示从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为单位，3表示输出3个单位，u表示按照十六进制显示。

list     :  以c语言列出当前函数内容(c语言)

disassemble ：以汇编方式列出当前函数内容

2.3 异常点分析

可以从last_kmsg或者db文件解析出的SYS_KERNEL_LOG中得知异常类型.重要信息为PC和寄存器值.

Unable to handle kernel NULL pointerdereference at virtual address 000000e4

[6464.203080]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]PC is at eth_start_xmit+0x1fc/0x748

[6464.203112]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]LR is at eth_start_xmit+0x1d8/0x748

[6464.203143]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]pc : [] lr :[] pstate: 800001c5

[6464.203168]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]sp : ffffffc071877b40

[ 6464.203192]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x29:ffffffc071877b40 x28: 00000000000005bc

[6464.203231]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x27: 00000000000005bc x26:ffffffc01ee14c40

[6464.203270]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x25: ffffffc06ee12510 x24:ffffffc06d3d2730

[ 6464.203308]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x23:ffffffc023ba8300 x22: ffffffc06d3d2720

[6464.203347]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x21: ffffffc06d3d2000 x20:ffffffc06d3d2700

[6464.203385]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x19: ffffffc00141e000 x18:0000000000000000

[ 6464.203422]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x17:0000007f7ed6fcf8 x16: ffffffc000278828

[6464.203459]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x15: 0000007f7eda9a24 x14:228f252b6f65a378

[6464.203498]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x13: 9939719eb9fc9521 x12:0260832913e230f2

[6464.203535]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x11: 63530fe2e6e696f3 x10:399aa79385bb3861

[6464.203573]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x9 : 01a6b3c12e057068 x8 :2421eada8933ba1d

[6464.203610]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x7 : e4324d79f1892abb x6 :ffffffc0393165bc

[6464.203646]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x5 : 0000000000000000 x4 :0000000000000003

[6464.203682]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x3 : 0000000000000002 x2 :0000000000000000

[6464.203718]<0>-(0)[3:ksoftirqd/0]x1 : 0000000000000140 x0 :ffffffc06d3d2000

启动gdb时会显示最后出现点, 以上面的异常来分析,u_ether.c:893

C语言代码为:

if ((dev->tx_skb_hold_count dl_max_pkts_per_xfer) && (length <(dev->port_usb->dl_max_transfer_len - dev->net->mtu)))

从上面的log看，是由NULL指针引起. 这里涉及到三个指针,dev, dev->port_usb, dev->net.

那么怎么查找到底是哪个指针有问题了？

2.3.1直接打印变量值

p dev

$1 =

可以看出已经被编译器优化了,无法用p直接打印

2.3.2 PC+偏移量法

首先确定偏移量:

p&(((struct eth_dev *)0)->net)

$1 = (struct net_device **) 0x10

(gdb) p &(((struct eth_dev*)0)->port_usb)

$2 = (struct gether **) 0x8

p (((struct gether*)0)->dl_max_transfer_len)

Cannot access memory at address 0xe4

p (((struct net_device *)0)->mtu)

Cannot access memory at address 0x1b8

可以看出dev->net和port_usb的偏移量为16和8，

dl_max_transfer_len和mtu的偏移量为:0xe4 ,0x1b8

在log中提示无法处理虚拟地址为0x000000e4

Unable to handle kernel NULL pointerdereference at virtual address 000000e4

而dl_max_transfer_len的偏移量刚好为0xe4,则可以证明port_usb为空指针.

2.3.3 汇编+偏移量+寄存器

用disassemble 打印出当前函数的汇编语言(这里只列举部分)

再查找16,8, 228(0xe4),440(0x1b8)

0xffffffc00088d27c <+432>:         bl      0xffffffc0004803c0

0xffffffc00088d280 <+436>:       ldr    w28, [x23,#104]

0xffffffc00088d284 <+440>:       ldr    w1, [x26,#-56]

0xffffffc00088d288 <+444>:       mov x0, x23

0xffffffc00088d28c <+448>:       add  w28, w28, w1

0xffffffc00088d290 <+452>:       str    w28, [x26,#-56]

0xffffffc00088d294 <+456>:       mov w27, w28

0xffffffc00088d298 <+460>:       bl      0xffffffc0009ce020

0xffffffc00088d29c <+464>:       mov x0, x22

0xffffffc00088d2a0 <+468>:       bl      0xffffffc000b52434<_raw_spin_lock_irqsave>

0xffffffc00088d2a4 <+472>:       mov x1, x0

0xffffffc00088d2a8 <+476>:       ldr    w2, [x20,#88]  /*dev->tx_skb_hold_count */

0xffffffc00088d2ac <+480>:       ldr    w4, [x20,#136]

0xffffffc00088d2b0 <+484>:       add  w2, w2, #0x1

0xffffffc00088d2b4 <+488>:       str    w2, [x20,#88]

0xffffffc00088d2b8 <+492>:       cmp w2, w4

0xffffffc00088d2bc <+496>:       b.cs  0xffffffc00088d2dc

---Type to continue, or q to quit---

0xffffffc00088d2c0 <+500>:       ldr    x2, [x20,#8] /*dev->port_usb*/

0xffffffc00088d2c4 <+504>:       ldr    x0, [x20,#16]/*dev->net*/

=> 0xffffffc00088d2c8<+508>:        ldr    w2, [x2,#228]/*dev->port_usb->dl_max_transfer_len*/

0xffffffc00088d2cc <+512>:       ldr    w0, [x0,#440]/*dev->net->mtu*/

PC在0xffffffc00088d2c8出现异常,说明x2寄存器为NULL,可以证明dev->port_usb为NULL 。

另外这里寄存器x20保存有dev的指针，x20的值为ffffffc06d3d2700 ,也可尝试用p打印这个地址,port_usb的确为NULL.

p *(struct eth_dev*)0xffffffc06d3d2700

$10 = {lock = {{rlock = {raw_lock = {lock =0}, break_lock = 0}}}, port_usb = 0x0, net =0xffffffc06d3d2000, gadget = 0xffffffc06ee132a0, req_lock = {{rlock = {

raw_lock = {lock = 1}, break_lock= 0}}}, reqrx_lock = {{rlock = {raw_lock = {lock = 0}, break_lock = 0}}},tx_reqs = {next = 0xffffffc06d3d2730,

prev = 0xffffffc06d3d2730}, rx_reqs = {next = 0xffffffc06d3d2740, prev =0xffffffc06d3d2740}, tx_qlen = 1, no_tx_req_used = 0, tx_skb_hold_count = 1,

tx_req_bufsize = 4740, rx_frames = {next = 0xffffffc06d3d2760, prev =0xffffffc06d3d2760, qlen = 0, lock = {{rlock = {raw_lock = {lock = 0},break_lock = 0}}}},

header_len = 0, ul_max_pkts_per_xfer = 1, dl_max_pkts_per_xfer = 3, wrap= 0x0, unwrap = 0x0, work = {data = {counter = 68719476704}, entry = {

next = 0xffffffc06d3d27a8, prev = 0xffffffc06d3d27a8}, func =0xffffffc00089dda8 }, rx_work = {data = {counter = 512}, entry= {

next = 0xffffffc06d3d27c8, prev = 0xffffffc06d3d27c8}, func =0xffffffc00088db5c }, rx_work1 = {data = {counter = 512},entry = {

next = 0xffffffc06d3d27e8, prev = 0xffffffc06d3d27e8}, func = 0xffffffc00089dd74}, todo = 0, zlp = false,

host_mac = "\246\030\003", }

3. 调试总结

1 调试时需要确定vmlinux与DB文件对应.不然无法精准定位， 打开vmlinux ,搜索SMP关键字，可以确认vmlinu的编译时间.

2. 内存标示

有时用p打印出变量的值全部为0x6b6b6b6b,这说明内存已经被其他地方释放

内核有定义.

#define POISON_INUSE 0x5a

/* for use-uninitialised poisoning */

#define POISON_FREE 0x6b

/* for use-after-free poisoning */

#define POISON_END 0xa5  

/* end-byte of poisoning */