easyboot/docs/pl/debug.md

Debugowanie jądra

Jeśli jądro zacznie szwankować, domyślnie Easyboot zrobi ci przysługę, wyświetlając szczegóły dotyczące tego, co i gdzie poszło nie tak.

To wystarczy, aby dać ci wskazówkę, ale nie pozwala ci na interaktywne badanie. Do tego potrzebny jest debuger.

Mini Debugger

Zalety:

• łatwy w konfiguracji
• łatwy w użyciu
• działa zarówno na prawdziwym sprzęcie, jak i maszynach wirtualnych

Wady:

• jak sama nazwa wskazuje, minimalny zestaw funkcji

Aby włączyć Mini Debugger, wystarczy zainstalować Easyboot wtyczkę poprzez skopiowanie odpowiedniego pliku minidbg_(arch).plg na partycję rozruchową. To wszystko. Zapewnia interfejs terminala wideo przez linię szeregową (z 115200 bodów, 8 bitami danych, 1 bitem stopu, bez parzystości).

Do prawdziwego sprzętu podłącz terminal VT100 lub VT220, albo inny komputer, za pomocą kabla szeregowego, na którym uruchomiono PuTTY (Windows) lub minicom (Linux).

W przypadku maszyn wirtualnych wystarczy uruchomić qemu z argumentami -serial stdio, a będziesz mógł kontrolować debuger z tego samego okna, którego użyłeś do uruchomienia qemu. Na przykład:

qemu-system-x86_64 -serial stdio -hda disk.img

Za każdym razem, gdy jądro się zepsuje, natychmiast otrzymasz monit debugera i będziesz mógł zbadać sytuację. W wierszu poleceń debugera wpisz ? lub h, aby uzyskać pomoc. Aby jawnie wywołać debuger, wstaw int 3 (bajt 0xCC) do swojego kodu. Sugeruję dodanie następującej definicji do jądra:

/* x86 */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("int $3")
/* ARM */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("brk #0")

Mini debugger by bzt
Exception 03: Breakpoint instruction, code 0
rax: 0000000000000000  rbx: 00000000000206C0  rcx: 000000000000270F
rdx: 00000000000003F8  rsi: 00000000000001B0  rdi: 0000000000102336
rsp: 000000000008FFB8  rbp: 000000000008FFF8   r8: 0000000000000004
 r9: 0000000000000002  r10: 0000000000000000  r11: 0000000000000003
r12: 0000000000000000  r13: 0000000000000000  r14: 0000000000000000
r15: 0000000000000000
> ?
Mini debugger commands:
  ?/h		this help
  c		continue execution
  n		move to the next instruction
  r		dump registers
  x [os [oe]]	examine memory from offset start (os) to offset end (oe)
  i [os [oe]]	disassemble instructions from offset start to offset end
> i pc-1 pc+4
00101601: CC                             int	3
00101602: FA                             cli
00101603: F4                             hlt
00101604: EB FC                          jmp	101602h
00101606: 90                              1 x nop
>

Qemu Debugger

Zalety:

• bez konfiguracji, działa od razu
• wyświetla wewnętrzny stan maszyny, czego nie potrafi żaden inny debugger

Wady:

• naprawdę trudne w użyciu
• działa tylko z maszynami wirtualnymi

Gdy maszyna wirtualna jest uruchomiona, z menu wybierz View > compatmonitor0 lub kliknij okno, aby je uaktywnić, i naciśnij Ctrl+Alt+2 (aby uaktywnić, naciśnij Ctrl+Alt+G).

GDB

Zalety:

• w pełni funkcjonalny debugger
• zapewnia wszystkie funkcje, jakie możesz sobie wyobrazić

Wady:

• trudne do skonfigurowania
• działa tylko z maszynami wirtualnymi

Zanim cokolwiek zrobisz, najpierw zmodyfikuj środowisko kompilacji, aby wygenerować dwa pliki jądra. Jeden z symbolami debugowania i drugi bez. Jest to ważne, ponieważ symbole debugowania mogą łatwo zająć dużo miejsca, prawdopodobnie kilka megabajtów. Najpierw skompiluj jądro z flagą -g. Następnie po zakończeniu kompilacji skopiuj jądro cp mykernel.elf mykernel_sym.elf i usuń informacje debugowania za pomocą strip mykernel.elf. Następnie uruchomisz mykernel.elf i przekażesz mykernel_sym.elf do gdb.

Następnie utwórz skrypt gdb o nazwie gdb.rc. Użyj poniższego jako szablonu:

target remote localhost:1234
set architecture i386:x86-64
symbol-file mykernel_sym.elf
layout split
layout src
layout regs
break *_start
continue

Łączy to gdb z maszyną wirtualną, informuje o typie maszyny, ładuje informacje debugowania, konfiguruje układ, ustawia punkt przerwania bezpośrednio w punkcie wejścia jądra i na koniec uruchamia maszynę wirtualną.

Po wykonaniu tej konfiguracji możesz rozpocząć debugowanie. Jedna sesja debugowania wygląda tak: w jednym terminalu uruchom qemu z flagami -s -S. Zawiesi się. Na przykład:

qemu-system-x86_64 -s -S -hda disk.img

Następnie w innym terminalu uruchom gdb za pomocą skryptu, który utworzyliśmy wcześniej:

gdb -w -x gdb.rc

Powinno to wyświetlić wszystko w jednym oknie, jak na poniższym rysunku:

Jeśli dotarłeś aż tutaj, gratulacje, teraz możesz zacząć prawdziwą pracę nad jądrem!