系列教程

本文记录了如何使用 VScode 调试 Linux Kernel, 环境继承自系列教程:

  1. Linux Kernel 从编译到运行
  2. 为 Linux Kernel 添加系统调用
  3. 为 Linux Kernel 编写模块
  4. GDB 调试 Linux Kernel

安装 VScode 及其插件

VScode 官网 下载安装 VScode。

然后安装 C/C++ 插件,当然也可以把 C/C++ Extension Pack 也一起安装了。

生成并配置 compile_commands.json

在默认情况下使用 VScode 打开 Linux Kernel 项目,是无法自动补全的,因为 Linux Kernel 项目是使用 Makefile 进行编译的,而 VScode 默认是使用 compile_commands.json 文件进行补全的。

# 使用 VScode 打开 Linux Kernel 项目
cd /path/to/linux
code .

在默认情况下,可以看到 VScode 给出很多关于代码的错误提示,这是因为 VScode 缺少 compile_commands.json 配置文件。

在 Linux 项目中已经提供了一个脚本用于生成 compile_commands.json 文件,我们需要在 Linux 项目根目录下执行以下命令:

执行这个命令之前,请确保你已经编译过一遍 Linux Kernel 项目。

# 生成 compile_commands.json
./scripts/clang-tools/gen_compile_commands.py

执行完毕后,可以看到 Linux 项目根目录下多了一个 compile_commands.json 文件。

接下来我们需要在 VScode 中配置 compile_commands.json 文件,首先按快捷键 Ctrl + Shift + P 打开命令面板,输入 C/C++: Edit Configurations (JSON),然后选择 C/C++: Edit Configurations (JSON)

它会默认在 .vscode 目录下生成一个 c_cpp_properties.json 文件,文件内容默认如下:

我们需要在这个文件中添加一行配置,指定 compile_commands.json 文件的路径:

"compileCommands": "${workspaceFolder}/compile_commands.json"

修改后的文件内容如下:

保存文件后,重启 VScode,这时候再次打开 Linux Kernel 项目,就看不到错误提示了。

配置 launch.json

接下来我们需要配置 launch.json 文件,用于调试 Linux Kernel。

点击左侧的调试按钮,快捷键 Ctrl + Shift + D,然后点击 create a launch.json file

此时,.vscode 目录下会生成一个默认的 launch.json 文件,文件内容如下:

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
    ]
}

然后点击右下角的 Add Configuration,选择 C/C++: GDB(启动)

此时,launch.json 会生成默认的内容,如下图

launch.json 修改为如下内容:

{
    // Use IntelliSense to learn about possible attributes.
    // Hover to view descriptions of existing attributes.
    // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "qemu-kernel-gdb",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/vmlinux",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerServerAddress": "127.0.0.1:1234",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description": "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
        }
    ]
}

实际上仅作了如下 4 处修改

这里简单解释一下 launch.json 的配置:

  • name:配置名称
  • type:调试器类型
  • request:请求类型
  • program:调试的程序
  • args:调试程序的参数
  • stopAtEntry:是否在程序入口处停止
  • cwd:工作目录
  • environment:环境变量
  • externalConsole:是否使用外部控制台
  • MIMode:调试器类型
  • miDebuggerServerAddress:调试器地址
  • setupCommands:设置命令

调试 Linux Kernel

准备工作已经全部完成,接下来我们就可以开始调试 Linux Kernel 了。

首先,我们在 start_kernel 处打一个断点,然后在 VScode 的终端中切换到用于启动内核镜像的目录下,执行 make run 来启动内核。

然后点击 开始调试 按钮,或者按 F5 键,就可以开始调试了。

此处内容继承自 GDB 调试 Linux Kernel

此时,我们可以看到 VScode 已经连接到了 QEMU 的 GDB 服务器,并且停在了 start_kernel 处。

我们可以使用 VScode 的调试工具栏来进行调试,比如单步调试、继续执行、查看变量、查看寄存器、查看断点、查看 CAll Stack 等。

至此,我们已经成功使用 VScode 调试 Linux Kernel 了。

接下来,我们尝试调试一下我们自己添加的系统调用,虽然只有一行代码。

sys.c 文件中的我们自己写的系统调用处打一个断点,然后点击 Continue 继续执行。

此时,我们在终端中执行我们写的系统调用测试程序,就可以看到 VScode 已经停在了我们自己写的系统调用处。

做一些简单的调试,你就能发现系统调用的执行流程了。

悲催的是,即使这样,你也需要更多的资料来帮助你理解 Linux Kernel。

EOF