使用 GDB 对 rCore 进行 debug*

*：使用 GDB 调试可以方便观察 rCore 运行过程，但不属于教程要求

GDB 需要支持 riscv64 架构才能够对 rCore 进行 debug。

  • 运行 gdb --configuration 来查看本地的 GDB 支持什么架构，其中 --target 参数指定了它可以 debug 的架构
  • 如果 gdb 不支持，可以按照下面的步骤来安装 riscv64-unknown-elf-gdb

安装 riscv64-unknown-elf-gdb

  1. 安装依赖（针对 Linux，macOS 可以遇到错误再去搜索）

    • python 并非必须
    • 在 Ubuntu 20.04 等系统中，python 和 python-dev 需要替换成 python2 和 python2-dev
      sudo apt-get install libncurses5-dev python python-dev texinfo libreadline-dev

  2. 前往清华镜像下载最新的 GDB 源代码

  3. 解压源代码，并定位到目录

  4. 执行以下命令

    • --prefix 是安装的路径，按照以上指令会安装到 /usr/local/bin/ 下
    • --with-python 是 python2 的地址，它和 --enable-tui 都是为了支持后续安装一个可视化插件，并非必须
      mkdir build
cd build
../configure --prefix=/usr/local --with-python=/usr/bin/python --target=riscv64-unknown-elf --enable-tui=yes

  5. 编译安装

    # Linux
make -j$(nproc)
# macOS
make -j$(sysctl -n hw.ncpu)

sudo make install

  6. （可选）安装 gdb-dashboard 插件，优化 debug 体验

    wget -P ~ https://git.io/.gdbinit

使用 GDB 对 rCore 进行 debug

在 os/Makefile 中，包含了 debug 方法，可以执行 make debug 来在 tmux 中开启调试。

手动：

  • 将 QEMU 的运行参数加上 -s -S，它将在 1234 端口等待调试器接入
  • 运行 riscv64-unknown-elf-gdb
  • 在 GDB 中执行 file target/riscv64imac-unknown-none-elf/debug/os 来加载未被 strip 过的内核文件中的各种符号
  • 在 GDB 中执行 target remote localhost:1234 来连接 QEMU，开始调试

GDB 简单使用方法

控制流

  • b <函数名> 在函数进入时设置断点，例如 b rust_main 或 b os::memory::heap::init
  • cont 继续执行
  • n 执行下一行代码，不进入函数
  • ni 执行下一条指令（跳转指令则执行至返回）
  • s 执行下一行代码，进入函数
  • si 执行下一条指令，包括跳转指令

查看状态

  • 如果没有安装 gdb-dashboard，可以通过 layout 指令来呈现寄存器等信息，具体查看 help layout
  • 使用 x/<格式> <地址> 来查看内存，例如 x/8i 0x80200000 表示查看 0x80200000 起始的 8 条指令。具体格式查看 help x

注意

调试虚实地址转换时，GDB 完全通过读取文件来判断函数地址，因此可能会遇到一些问题，需要手动设置地址来调试

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