Rust-for-Linux项目：使用GDB调试内核及模块指南
2025-07-09 02:46:49作者：韦蓉瑛
前言
在Linux内核开发中，调试是一个至关重要的环节。本文将详细介绍如何在Rust-for-Linux项目中，使用GDB工具调试内核及其模块。我们将从环境准备开始，逐步讲解配置步骤，并通过实际示例展示GDB的强大调试能力。
环境准备
基础要求
- GDB版本：需要7.2或更高版本（推荐7.4+），且必须支持Python脚本功能
- 内核配置：
- 启用CONFIG_GDB_SCRIPTS选项
- 禁用CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED
- 如果架构支持，启用CONFIG_FRAME_POINTER
调试环境搭建
- 创建虚拟机：建议使用QEMU/KVM作为调试目标环境
- 内核构建：
- 构建时确保包含调试符号信息
- 对于Rust-for-Linux项目，需要额外关注Rust相关符号的生成
- 禁用KASLR：在内核命令行中添加"nokaslr"参数
- 生成GDB脚本：执行
make scripts_gdb命令
GDB连接配置
启动GDB服务
有两种方式启用QEMU的GDB服务端：
- 启动时启用：在QEMU命令行中添加"-s"参数
- 运行时启用：在QEMU监控台中执行"gdbserver"命令
GDB客户端连接
- 进入内核构建目录
- 启动GDB并加载vmlinux：
gdb vmlinux - 如果遇到脚本加载问题，在~/.gdbinit中添加：
add-auto-load-safe-path /path/to/linux-build - 连接目标：
(gdb) target remote :1234
实用GDB命令详解
符号加载
使用lx-symbols命令加载内核和模块符号：
(gdb) lx-symbols
loading vmlinux
scanning for modules in /home/user/linux/build
loading @0xffffffffa0020000: /home/user/linux/build/net/netfilter/xt_tcpudp.ko
...
断点设置
可以为尚未加载的模块函数设置断点：
(gdb) b btrfs_init_sysfs
Function "btrfs_init_sysfs" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
Breakpoint 1 (btrfs_init_sysfs) pending.
内核日志查看
使用lx-dmesg查看内核日志缓冲区：
(gdb) lx-dmesg
[ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
[ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
...
任务结构体访问
查看当前任务的PID和命令名（x86和arm64架构支持）：
(gdb) p $lx_current().pid
$1 = 4998
(gdb) p $lx_current().comm
$2 = "modprobe\000\000\000\000\000\000\000"
每CPU变量访问
访问当前CPU或指定CPU的每CPU变量：
(gdb) p $lx_per_cpu(runqueues).nr_running
$3 = 1
(gdb) p $lx_per_cpu(runqueues, 2).nr_running
$4 = 0
高级调试技巧
容器结构体访问
使用container_of辅助宏访问hrtimer结构：
(gdb) set $leftmost = $lx_per_cpu(hrtimer_bases).clock_base[0].active.rb_root.rb_leftmost
(gdb) p *$container_of($leftmost, "struct hrtimer", "node")
Rust相关调试
在Rust-for-Linux项目中，还可以调试Rust编写的内核模块：
- 确保Rust模块的调试符号正确生成
- 使用类似的方法加载Rust模块符号
- Rust特有的类型信息可以通过GDB的Rust扩展查看
命令参考
以下是常用的GDB辅助命令列表：
| 命令/函数 | 描述 |
|---|---|
| lx-dmesg | 打印内核日志缓冲区 |
| lx-lsmod | 列出当前加载的模块 |
| lx-symbols | (重新)加载内核和模块符号 |
| lx_current() | 返回当前任务结构 |
| lx_per_cpu() | 返回每CPU变量 |
| lx_task_by_pid() | 通过PID查找任务结构 |
结语
通过本文介绍的方法，开发者可以高效地调试Rust-for-Linux项目中的内核和模块。GDB强大的脚本功能结合Linux提供的一系列辅助脚本，使得内核调试变得更加直观和便捷。特别是在Rust与C混合编程的场景下，这些调试技巧尤为重要。
