双机内核调试 101

标题中的 101 请参阅 wikipedia 101)。

前言

我们在上一篇文章——本地内核调试环境搭建，就这么简单！中总结了本地内核调试的开启方法。本地内核调试有很多限制（比如，不能执行 .crash 来让系统蓝屏，不能执行 .dump 保存转储，不能下断点 ……），双机内核调试完全没有这方面的限制，可以说是真正意义上的内核调试。

双机内核调试主要分两种情况：

1. 被调试系统运行在虚拟机中。
2. 被调试系统运行在另外一台真实的物理机中。

不论被调试系统运行在虚拟机中，还是运行在另外一台物理机中，系统设置都是一样的。本文简单梳理了常用的内核调试设置方法及连接方法。

几种连接方式

可以通过 1394，串口（Pipe），USB2.0，USB3.0，网络 等方式进行双机内核调试。我只使用过 串口 和 网络 在两台真实的物理机上进行双机内核调试，并没有使用过 1394，USB2.0，USB3.0 的方式。当被调试系统运行在虚拟机中的时候，我们可以使用 Pipe 和 VirtualKD 两种方式进行双机调试。

系统设置 & 连接方法

1. 网络

被调试系统设置：

bcdedit /debug on
bcdedit /dbgsettings net hostip:192.168.1.2 port:55555 key:your.own.safe.key

温馨提示：

• hostip 指的是调试主机端的 ip，不是当前系统的 ip ！务必注意！很多朋友连不上，很可能是这里设置反了。
• 端口号必须大于 49151 并且小于 65536。

调试主机连接方法：

windbg.exe -k net:port=55555,key=your.own.safe.key

2. 串口

被调试系统设置：

bcdedit /debug on
bcdedit /dbgsettings serial debugport:1 baudrate:115200

调试主机连接方法：

windbg -k com:port=COM1,baud=115200

说明：

内核调试支持的波特率有 9600、 19200、38400、57600 和 115200 几种。数值越大，传输速率越大。我们通常选最大的 115200。
关于波特率的介绍请参考百度百科：https://baike.baidu.com/item/%E6%B3%A2%E7%89%B9%E7%8E%87/2153185

3. 命名管道

当被调试的系统在虚拟机中时，我们可以通过命名管道模拟串口来进行双机内核调试。

被调试系统设置：（和串口一样）

bcdedit /debug on
bcdedit /dbgsettings serial debugport:1 baudrate:115200

调试主机连接方法：

windbg -k com:pipe,port=\\VMHost\pipe\PipeName[,resets=0][,reconnect]

简单介绍下相关参数：

• com: 表示以串口形式连接。
• pipe 表示调试方式是通过命名管道模拟的串口。
• VMHost 表示虚拟机运行的机器名。因为命名管道可以跨机器。\\. 表示虚拟机运行在本地机器上。
• PipeName 表示命名管道的名字，不能与现有内核对象名字冲突。不一定非要是 com1 之类的。
• reset 表示调试器向管道发送复位命令。调试器使用复位命令来与被调试系统建立连接。
• =0 表示无限发送。也可以指定一个其它的值，不过没必要。需要注意的是：对于 VMWare 等不会丢弃过量数据的虚拟机，不要指定此参数。真正的物理端口会自动丢弃过剩的数据包，Virtual PC 也会自动丢弃。
• reconnect 参数表示如果读写管道失败，调试器会自动重新连接。如果不指定 reconnect 选项，那么每次虚拟机重新启动时，需要重新启动调试器，否则无法建立连接。指定此参数后，虚拟机可以任意重启，调试器会自动连接。

4. 其它连接方式

• 1394 ：我机器上没有 1394 端口，所以没有实际尝试过。
• usb2.0 ：要求使用 0 号端口。而且对数据线也有要求：一般的 usb2.0 的数据线不行，因为需要同时连接两台物理机。没尝试过。
• usb3.0：需要买专用的线，或者制作特殊的线，之前工作电脑上还没有 usb3.0 的接口，所以也没尝试过。强烈推荐大家参考张银奎老师的文章：http://advdbg.org/blogs/advdbg_system/articles/5954.aspx。看的我手又痒痒了。:)
• eXDI ：请参考张银奎老师的文章：http://advdbg.org/blogs/advdbg_system/articles/903.aspx。

因为以上几种形式我没实战过，就不搬文档了。而且，设置起来不算复杂。如果有需要，请参考官方文档 https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/setting-up-kernel-mode-debugging-in-windbg--cdb--or-ntsd。

检查

做好设置后，在开始搭建物理环境前，我们需要确保设置正确。我们可以执行 bcdedit /enum {ID} 来检查对应启动项是否开启了 Debug ，并且执行 bcdedit /dbgsettings 来检查当前设置的参数是正确的。下图是我设置内核调试方式为网络的截图：

物理环境搭建

1. 被调试系统运行在真实的物理机中。

我通过 网络 和 串口 两种方式成功的进行过双机内核调试。

• 网络：不需要做特殊设置。但是需要注意以下几点：
  • 需要检查网卡是否支持内核调试，不是所有网卡都支持双机内核调试的。具体支持的网卡列表请参考微软官方文档：https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/supported-ethernet-nics-for-network-kernel-debugging-in-windows-10。
  • 要使用网线，不要使用无线网卡。
  • 被调试系统必须是 win8 及以后的操作系统，运行调试器的系统至少是 win7 系统。
• 串口 ：需要制作特殊的线，一般的串口线不行。当时买了一根，找了同学帮忙焊了下，成功的连上了。串口线连接方法，请参考 https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/setting-up-a-null-modem-cable-connection。

2. 被调试系统运行在虚拟机中。

我通过 Pipe 和 VirtualKD 两种方式成功的进行过双机内核调试。

使用虚拟串口，传输速率是真的慢。使用 VirtualKD，相较于虚拟串口，速度要快很多。调试运行在虚拟机中的系统应该是比较常见的形式，毕竟不需要两台物理机，在本地装个虚拟机就够了。具体的环境搭建方法请参考下一篇文章。

总结

• bcdedit 是内核调试设置的好帮手，建议大家好好了解下。

• 使用串口做双机内核调试，传输速率是真的慢，建议大家尽量用其它方式。

• 通过网络进行双机内核调试时，hostip 指的是运行内核调试器系统的 ip，而不是被调试系统的 ip。

• 强烈建议大家参考《软件调试》第 18 章。介绍的非常详细，有各种连接方式的介绍，也有原理讲解。

参考资料

• 《软件调试》第 18 章
• https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/devtest/boot-parameters-to-enable-debugging
• Setting Up Kernel-Mode Debugging over a Serial Cable Manually
• Setting Up Kernel-Mode Debugging over a USB 3.0 Cable Manually
• Setting Up Kernel-Mode Debugging over a USB 2.0 Cable Manually
• Setting Up Kernel-Mode Debugging over a 1394 Cable Manually
• Setting Up KDNET Network Kernel Debugging Manually
• https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/attaching-to-a-virtual-machine--kernel-mode-
• https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/supported-ethernet-nics-for-network-kernel-debugging-in-windows-10