QEMU+GDB調(diào)試ARM程序

通過GDB調(diào)試代碼的便利性無需贅言。我們直接以調(diào)試meta-hypervisor為示例進(jìn)行說明。

準(zhǔn)備工作

代碼

代碼請參考meta-hypervisor和meta-demos。代碼里邊有詳細(xì)的說明文檔。

QEMU

安裝qemu-system-aarch64，版本要求大于5.0。

啟動QEMU

啟動QEMU的命令：

qemu_cmd:=qemu-system-aarch64
run:platform
@$(qemu_cmd)-nographic
-Mvirt,secure=on,virtualization=on,gic-version=3
-cpucortex-a53-smp4-m4G
-bios$(atf-fip)
-deviceloader,file="$(meta_image)",addr=0x50000000,force-raw=on
-devicevirtio-net-device,netdev=net0
-netdevuser,id=net0,net=192.168.42.0/24,hostfwd=tcp5555-:22
-devicevirtio-serial-device-chardevpty,id=serial3-devicevirtconsole,chardev=serial3
-S-s

-bios $(atf-fip)

atf-fip是指編譯出的ATF和U-boot的二進(jìn)制文件。

-device loader,file="$(meta_image)",addr=0x50000000,force-raw=on

meta_image指的是meta-hypervisor的二進(jìn)制代碼。addr=0x50000000指的是加載到物理內(nèi)存0x50000000地址處。

-M virt,secure=on,virtualization=on,gic-version=3

指定需要使用的machine類型，virt是qemu提供的一個通用machine，可以同時支持arm32和arm64（部分cortex不支持），-M help可以列出所有支持的machine列表。

secure=on是支持安全空間。

virtualization=on是支持虛擬化擴(kuò)展。

gic-version=3是支持GICv3通用中斷控制器類型。

-cpu cortex-a53 -smp 4 -m 4G

-cpu cortex-a53：指定模擬的CPU類型。可以使用-cpu help，查看當(dāng)前支持的CPU類型。

-m 4G：指定內(nèi)存大小。

-smp 4：指定CPU核的數(shù)量，默認(rèn)是1。

-s -S：可選，調(diào)試參數(shù)。-S，可以讓qemu加載image到指定位置后停止運行，等待gdb連接；-s， 等價于--gdb tcp::1234，啟動gdb server并默認(rèn)監(jiān)聽1234端口。

啟動gdb客戶端

再打開一個命令行窗口：

gdb-multiarch--tui./bin/qemu-aarch64-virt/meta.elf

啟動后的界面，如下所示：

連接gdb-server：

(gdb)targetremotelocalhost:1234

在cpu_init函數(shù)打breakpoint。然后，執(zhí)行命令continue?；氐絞db-server端，輸入go 0x50000000開始運行程序。

gdb客戶端，執(zhí)行單步執(zhí)行，最后發(fā)現(xiàn)是mem_init_vm_config(config_addr)函數(shù)執(zhí)行出現(xiàn)問題。打印變量print/x config_addr，結(jié)果是1。而我們配置平臺的物理內(nèi)存是從0x40000000處開始的。這樣，等于我們訪問非法物理地址。

用VSCode可視化環(huán)境調(diào)試

vscode中集成了gdb功能，我們可以用它來圖形化的調(diào)試meta-hypervisor。

首先，我們按下ctrl+alt+D，調(diào)出debug窗口，選擇創(chuàng)建launch.json文件，添加vscode的gdb配置文件(.vscode/launch.json)：

{
//UseIntelliSensetolearnaboutpossibleattributes.
//Hovertoviewdescriptionsofexistingattributes.
//Formoreinformation,visit:https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version":"0.2.0",
"configurations":[
{
"name":"(gdb-multiarch)Launch",
"type":"cppdbg",
"request":"launch",
"program":"${workspaceFolder}/wrkdir/srcs/meta/bin/qemu-aarch64-virt/meta.elf",
"cwd":"${workspaceFolder}",
"MIMode":"gdb",
"miDebuggerPath":"/usr/bin/gdb-multiarch",
"miDebuggerServerAddress":"localhost:1234"
}

]
}

這里對幾個重點參數(shù)做一些說明：

program: 調(diào)試的符號文件

miDebuggerPath：gdb的路徑， 這里需要注意的是，由于我們是arm64內(nèi)核，因此需要用gdb-multiarch來進(jìn)行調(diào)試

miDebuggerServerAddress：對端地址，qemu會默認(rèn)使用1234這個端口

配置完成之后，可以直接啟動GDB, 連接上meta-hypervisor（gdb-server端的啟動順序參考前面的一段），界面如下所示：

在vscode中，可以設(shè)置斷點，進(jìn)行單步調(diào)試?？梢圆榭醋兞?、通用寄存器、系統(tǒng)寄存器、浮點寄存器等。還可以查看調(diào)用棧的過程。具體如下紅色方框和文字注釋所示：

審核編輯：湯梓紅