揭秘Linux内核调试器之内幕（1）

KDB 入门指南

调试内核问题时，能够跟踪内核执行情况并查看其内存和数据结构是非常有用的。Linux 中的内置内 核调试器 KDB 提供了这种功能。在本文中您把了解怎么样使用 KDB 所提供的功能，以及怎么样在 Linux 机器上安装和设置 KDB。您还把熟悉 KDB 中可以使用的命令以及设置和显示选项。

Linux 内核调试器（KDB）允许您调试 Linux 内核。这个恰如其名的工具实质上是内核代码的补丁，它允许高手访问内核内存和数据结构。KDB 的主要优点之一就是它不需要用另一台机器进行调试：您可以调试正在运行的内核。

设置一台用于 KDB 的机器需要花费一些工作，因为需要给内核打补丁并进行重新编译。KDB 的用户应当熟悉 Linux 内核的编译（在一定程度上还要熟悉内核内部机理），但是如果您需要编译内核方面的帮助，请参阅本文结尾处的参考资料一节。

在本文中，我们把从有关下载 KDB 补丁、打补丁、（重新）编译内核以及启动 KDB 方面的信息着手。然后我们把了解 KDB 命令并研究一些较常用的命令。最后，我们把研究一下有关设置和显示选项方面的一些详细信息。

入门

KDB 项目是由 Silicon Graphics 维护的（请参阅参考资料以获取链接），您需要从它的 FTP 站点下载与内核版本有关的补丁。（在编写本文时）可用的最新 KDB 版本是 4.2。您把需要下载并应用两个补丁。

一个是“公共的”补丁，包含了对通用内核代码的更改，另一个是特定于体系结构的补丁。补丁可作为 bz2 文件获取。例如，在运行 2.4.20 内核的 x86 机器上，您会需要 kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2 和 kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2。

这里所提供的所有示例都是针对 i386 体系结构和 2.4.20 内核的。您把需要根据您的机器和内核版本进行适当的更改。您还需要拥有 root 许可权以执行这些操作。

把文件复制到 /usr/src/linux 目录中并从用 bzip2 压缩的文件解压缩补丁文件：


#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2

#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2


您把获得 kdb-v4.2-2.4.20-common-1 和 kdb-v4.2-2.4-i386-1 文件。

现在，应用这些补丁：


#patch -p1 <kdb-v4.2-2.4.20-common-1

#patch -p1 <kdb-v4.2-2.4.20-i386-1


这些补丁应该干净利落地加以应用。查找任何以 .rej 结尾的文件。这个扩展名表明这些是失败的补丁。如果内核树没问题，那么补丁的应用就不会有任何问题。

接下来，需要构建内核以支持 KDB。第一步是设置 CONFIG_KDB 选项。使用您喜欢的配置机制（xconfig 和 menuconfig 等）来完成这一步。转到结尾处的“Kernel hacking”部分并选择“Built-in Kernel Debugger support”选项。

您还可以根据自己的偏好选择其它两个选项。选择“Compile the kernel with frame pointers”选项（如果有的话）则设置 CONFIG_FRAME_POINTER 标志。这把产生更好的堆栈回溯，因为帧指针寄存器被用作帧指针而不是通用寄存器。

您还可以选择“KDB off by default”选项。这把设置 CONFIG_KDB_OFF 标志，并且在缺省情况下把关闭 KDB。我们把在后面一节中对此进行详细介绍。

保存配置，然后退出。重新编译内核。建议在构建内核之前执行“make clean”。用常用方式安装内核并引导它。

初始化并设置环境变量

您可以定义把在 KDB 初始化期间执行的 KDB 命令。需要在纯文本文件 kdb_cmds 中定义这些命令，该文件位于 Linux 源代码树（当然是在打了补丁之后）的 KDB 目录中。该文件还可以用来定义设置显示和打印选项的环境变量。文件开头的注释提供了编辑文件方面的帮助。使用这个文件的缺点是，在您更改了文件之后需要重新构建并重新安装内核。

激活 KDB

如果编译期间没有选中 CONFIG_KDB_OFF，那么在缺省情况下 KDB 是活动的。否则，您需要显式地激活它 － 通过在引导期间把 kdb=on 标志传递给内核或者通过在挂装了 /proc 之后执行该工作：


??#echo "1" ＞/proc/sys/kernel/kdb


倒过来执行上述步骤则会取消激活 KDB。也就是说，如果缺省情况下 KDB 是打开的，那么把 kdb=off 标志传递给内核或者执行下面这个操作把会取消激活 KDB：


??#echo "0" ＞/proc/sys/kernel/kdb