[首发][Ubuntu]VSCode搭建Linux Kernel单步调试IDE环境 _Ubuntu

古人已用三冬足，年少今开万卷余。这篇文章主要讲述[首发][Ubuntu]VSCode搭建Linux Kernel单步调试IDE环境相关的知识，希望能为你提供帮助。
编者荐语：推荐使用vscode来单步调试奔跑吧内核，在按F5单步之前，请先设置断点，例如在start_kernel函数设置断点，直接在源代码左侧点击左键即可。
以下文章来源于弹指码通，作者弹指神通

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继上一篇介绍纯Win10下 ??VSCode搭建Linux Kernel单步调试IDE环境??
本篇继续介绍在纯Ubuntu下用VSCode搭建Linux Kernel单步调试IDE环境
0.环境介绍0.0 主机版本

主机：Ubuntu（其他任意Linux发行版、虚拟机、真机均可）
版本:18.04.4
编译器：aarch64-linux-gnu-gcc (gcc version 5.5.0)
调试器：主机：aarch64-linux-gnu-gdb (gcc version 5.5.0)

0.1 VS Code版本

版本: 1.46.1
提交: cd9ea6488829f560dc949a8b2fb789f3cdc05f5d
日期: 2020-06-17T21:13:08.304Z
Electron: 7.3.1
Chrome: 78.0.3904.130
Node.js: 12.8.1
V8: 7.8.279.23-electron.0
OS: Linux x64 5.3.0-28-generic

1.准备工作1.1、安装Ubuntu
下载安装Ubuntu，如本例中提到的：ubuntu18.04
1.2、安装VSCode
Ubuntu版的VSCode：下载地址
1.3、安装VSCode插件

在扩展里面添加即可

C/C++ (必选)
C/C++ Intellisense(可选)
C/C++ Snippets(可选)
Remote Development(必选三件套，微软官方出品)
Remote-WSL
Remote-SSH
Remote-Containers
设备树插件
Embedded Linux Dev
Kconfig(设备树插件依赖)

1.4、下载Linux内核代码
推荐下载：

git clone https://e.coding.net/benshushu/runninglinuxkernel_4.0.git -b rlk_basic

推荐理由：

1、4.0版本非常经典，适合学习
2、该代码仓库是书籍的配套代码，比较完善
3、该代码仓库已经配置好了各种比较烦杂的环境，如：qemu网络桥接、根文件系统、qemu共享文件夹等
4、最后强调：前期配套开发环境，不需要重复造轮子，纠结于小细节，先站在巨人肩上，整套流程熟悉之后，可以随时替换、修改这套环境

1.5、搭建Linux内核编译环境

Ubuntu18.04相关问题可直接百度查找

Linux环境：ubuntu18.04
Linux安装依赖包：

sudo apt-get install qemu libncurses5-dev libssl-dev build-essential openssl bison bc flex git

当然你可以使用如下命令来安装编译内核需要的所有依赖包。

sudo apt build-dep linux-image-generic

Linux环境安装编译链：

因为linux 内核版本原因，因为所用版本为4.0，所以需要5.x的gcc交叉链
一次性安装ARM32/64所用的交叉链

sudo apt install gcc-5-aarch64-linux-gnu gcc-5-arm-linux-gnueabihf

如果系统中已经有其他版本的gcc交叉链，可使用 ??update-alternatives??进行管理,可以参考：

update-alternatives 命令的主要参数如下
update-alternatives --install < link> < name> < path> < priority>
link：指向/etc/alternatives/< name> 的符号引用
name：链接的名称
path：这个命令对应的可执行文件的实际路径
priority：优先级，在 auto 模式下，数字大的优先级比较高。

2.Ubuntu下VSCode搭建IDE

到这里我们已经完成了Ubuntu、VScode及其插件的安装，接下来可以使用VSCode进行编译、调试

2.1、使用VSCode打开内核源码

2.2、开始编译内核

其实该源码目录已经集成好编译、运行、调试所需要的脚本
该源码已经支持ARM32+debian或ARM64+debian，本例以为ARM64+Debian为例

在VSCode中按下 ??Ctrl+~??即可调出系统终端，在终端中运行：
??./run_debian_arm64.sh build_kernel??

编译完成：

2.3、编译Rootfs

编译 ARM64 版本的Debian 系统 rootfs

??$sudo./run_debian_arm64.sh build_rootfs??

注意：这里需要使用 root 权限。
编译完成后会生成一个 ?rootfs_debian_arm64.ext4? 的文件系统。

2.4、运行Rootfs
??$./run_debian_arm64.sh run??

注意：运行此命令不需要 root 权限。
注意：用户名：root 密码:123
成功运行之后，如下图所示：

成功登录之后，如下图所示：

2.5、测试Debian系统
因为是基于Debian系统，且网络等都是已经搭建好的，直接可以使用APT等命令进行安装在线包，以下为简单测试：

QEMU 虚拟机可以通过VirtIO-NET 技术来生成一个虚拟的网卡，并且通过 NAT网络桥接技术和主机进行网络共享。首先使用 ifconfig 命令来检查网络配置。可以看到生成了一个名为 eth0 的网卡设备，分配的 IP 地址为：??10.0.2.15??。通过 ??apt update?? 命令来更新 Debian 系统的软件仓库。

2.6、主机和 QEMU 虚拟机之间共享文件

主机和 QEMU 虚拟机可以通过NET9P 技术进行文件共享，这个需要 QEMU 虚拟机的 Linux 内核使能 NET9P 的内核模块。本平台已经支持主机和 QEMU 虚拟机的共享文件，可以通过如下简单方法来测试。

效果如下图所示：

在 kmodules 目录下面新建一个 test.c 文件。

我们在后续会经常利用这个特性，比如把编译好的内核模块或者内核模块源代码放入QEMU 虚拟机。3. 一键单步调试内核

直到这一步，已经完成了基于WSL+VScode的环境搭建，这样就可以得到一个集终端、文件管理器、git管理器、运行调试等等等一体化的IDE环境了，这样就可以在纯WIN10下实现单步调试内核的目的了，非常方便。

3.1、配置内核调试命令
内核的编译调试命令已经全部打包进了脚本文件，感兴趣的童鞋可以去深入了解一下，这里以ARM64为例：
【[首发][Ubuntu]VSCode搭建Linux Kernel单步调试IDE环境】??./run_debian_arm64.sh run debug??

此时，gdbserver已经在1234端口等待连接！
3.2、配置VSCode Debug选项
选择：运行（R）-> 添加配置 -> C++（GDB/LDB）
如下动图所示：

添加如下配置信息：

// 使用 IntelliSense 了解相关属性。
// 悬停以查看现有属性的描述。
// 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version": "0.2.0",
"configurations": [

"name": "(gdb) 启动",
"type": "cppdbg",
"request": "launch",
"program": "$workspaceFolder/vmlinux",
"args": [],
"stopAtEntry": true,
"cwd": "$workspaceFolder",
"environment": [],
"externalConsole": true,// 调试时是否显示控制台窗口，一般设置为true显示控制台
"MIMode": "gdb",
"miDebuggerPath":"/usr/local/bin/aarch64-linux-gnu-gdb",
"miDebuggerServerAddress": "localhost:1234",
"setupCommands": [

"description": "为 gdb 启用整齐打印",
"text": "-enable-pretty-printing",
"ignoreFailures": true

]

]

注意: ?localhost?是本地的IP也就是运行qemu的ubuntu的IP，哪个主机运行 ?./run_debian_arm64.sh run debug?就取该主机的IP，因为此时是同一台主机，所以就填 ?localhost?
gdb路径："miDebuggerPath":"/usr/local/bin/aarch64-linux-gnu-gdb"
gdb监听端口："miDebuggerServerAddress": "localhost",1234与上一小节中的Listen端口一致！

3.3、一键调试
[笨叔] 在按F5键之前，请先设置断点，例如在start_kernel函数里设置断点，直接打开init/main.c文件在start_kernel函数左侧点击鼠标左键，即可以设置断点。
经过3.1、3.2的配置已经实现了调试的前置条件，现只需按下F5键就可以实现一键调试了，如下图所示：

3.4、更多GDB调试技巧
在终端界面栏，切换至调试控制台; 输入命令，如：??-execinfo registers??，即可查看调试过中的的寄存器:

4.单步调试应用层+内核经过前面0~3的铺垫，我们已经具备了以下三个条件：
1、完整的内核（编译环境、调试环）+完整的Rootfs 2、完整的qemu环境,包括：网络共享、桥接等，可以随时将主机的文件共享给qemu（本地的kmodules文件夹《---》虚拟机里面的mnt文件夹） 3、完整的GDB调试环境，可以实现内核单步调试
那么，针对以上条件，如果我们想要调试或者参考一个Linux应用程序如何访问到内核的，是否可以完成呢？答案是可以的！请看下面！
4.1 创建简单的APP程序
在 ??kmodules文件夹??里面新建一个 ??test.c??内容如下：

#include < stdio.h>
#include < stdlib.h>
#include < unistd.h>
#include < sys/types.h>
#include < sys/stat.h>
#include < fcntl.h>
#include < errno.h>

unsigned char readbuf[255];
int count = 0;
int main(void)

int fd ;
int retval;
printf("hello world!\\n");
fd = open("./README",O_RDONLY);
if ( fd == -1 )

perror( "open dht11 error\\n" ) ;
exit( -1 ) ;

printf( "open ./README\\n" ) ;
sleep( 2 ) ;
while( 1 )

sleep( 1 ) ;
if(count++ == 0)

printf("count=%d\\n",count);

close( fd ) ;
return 0;

4.2 编译& 调试
输入编译命令：
??aarch64-inux-gnu-gcc test.c-o test??
即可在kmodules文件夹下面得到一个新的test应用程序。
接着，按第三节做法进入可单步调试内核的环境。
整体演示效果如下图所示，只是简单的演示，实现从应用层到内核层的调用过程，更深的应用可以继续发掘。

5.单步调试modules+内核5.1、简单测试代码准备
在主机 ??kmodules文件夹??下新建一个简单的内核模块程序 ??hello_drv.c??及对应的Makefile文件

内核模块程序 ?hello_drv.c?内容示例：

/*
* 1include files
* 2 __initmodule_init()insmod
* 3 __exit module_exit()rmmod
* 4 GPL BSD Aeplli GPLv2 MIT
* 5 module_license(GPL)
*/
#include < linux/init.h>
#include < linux/module.h>
#include < linux/fs.h>
#include < linux/device.h>

#include < asm/uaccess.h>
#include < asm/io.h>

#include < linux/device.h>

struct class *hello_class;
struct device * hello_dev;

int hello_open(struct inode *inode, struct file *flips)

printk("--------------%s--------------\\n",__FUNCTION__);
return 0;

static ssize_t hello_write(struct file *file, const char __user *in,
size_t size, loff_t *off)

printk("--------------%s--------------\\n",__FUNCTION__);
unsigned int buf = 88;
copy_from_user(& buf, in ,size );
printk("write buf is : %d\\n",buf);

static ssize_t hello_read(struct file *file, char __user *buf,
size_t nbytes, loff_t *ppos)

printk("--------------%s--------------\\n",__FUNCTION__);
unsigned int a = 100;
copy_to_user(buf,& a,sizeof(int));

static int my_major = 0;
const struct file_operations myfops=

.open = hello_open,
.write=hello_write,
.read = hello_read,
;

static int __init hello_init(void)

printk("--------------%s--------------\\n",__FUNCTION__); //app printf

my_major = register_chrdev(0,"hello",& myfops);
if(my_major < 0)

printk("reg error!\\n");

else
printk("my_major =%d",my_major);

hello_class = class_create(THIS_MODULE,"hello_class"); //creat hello_class
hello_dev = device_create(hello_class, NULL,MKDEV(my_major,0), NULL, \\
"hello_dev"); //creat hello_dev---> > /dev/hello_dev
return 0;

static void __exit hello_exit(void)

printk("--------------%s--------------\\n",__FUNCTION__);

device_destroy(hello_class,MKDEV(my_major,0));

class_destroy(hello_class);

unregister_chrdev(my_major,"hello");

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

内核模块程序 ?Makefile?内容示例：

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

KERNELDIR=/home/jackeyt/runninglinuxkernel_4.0-rlk_basic #your kernel dirction
NFS_DIR=$(KERNELDIR)/kmodules

CUR_DIR := $(shell pwd)

all :
make -C$(KERNELDIR) M=$(CUR_DIR) modules

install:
cp -ranf *.ko$(NFS_DIR)/

clean :
make -C$(KERNELDIR) M=$(CUR_DIR) clean

.PHONY: modules installclean

else
obj-m := hello_drv.o
endif

编译
注意，这里的编译应该是在主机环境下，即Ubuntu的命令行中：

make

5.2、开始调试
我们知道当使用 ??insmod??时，会调用对应的 ??__init??接口，而在本例中， ??hello_init??就为入口函数，因此简单测试一下，在内核中找到 ??register_chrdev??对应的接口定义，并打好断点，待 ??insmod??执行之后，观察内核的运行过程。