Linux 内核调试:指令追踪大法

简介: Linux 内核调试:指令追踪大法

1. 错误异常


image.png


  • epc : 0x802cb3bc


  • ra  : 0x802cb3a8


2. 调试方法


2.1.反编译vmlinux


mips-linux-gnu-objdump -d vmlinux > dump.s


2.2. 打开dump.s,找到你要找的epc值


802cb3b4:       8e020004        lw      v0,4(s0)
802cb3b8:       24420800        addiu   v0,v0,2048
802cb3bc:       ac620000        sw      v0,0(v1)  # 这里是异常
802cb3c0:       0000000f        sync    
802cb3c4:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb3c8:       3c04804d        lui     a0,0x804d


2.3. 向上找找这行指令在哪个函数?


802cb298 <dwc2_hsotg_core_init_disconnected>:
802cb298:       27bdffe0        addiu   sp,sp,-32
802cb29c:       afb10018        sw      s1,24(sp)
802cb2a0:       afb00014        sw      s0,20(sp)
802cb2a4:       afbf001c        sw      ra,28(sp)


2.4.找到它在哪个文件


此接口位于:drivers/usb/dwc2/gadget.c


2.5. touch一下这个c文件


touch drivers/usb/dwc2/gadget.c


这步是为了摸一下它,好让此文件在不改动的情况下重新编译一次,这样做的目的是,获取详细反汇编信息。


2.6. make V=1,取此文件的编译命令


make uImage V=1 -j16 > aaa.txt


打开 aaa,txt


image.png


2.7.单独编译此文件


在命令行粘贴此命令(一个字符都不能少),后面加上(空格)--save-temps -g,回车,发现当前路径下多了俩文件:gadget.i gadget.s。前者是预编译文件,后者也是我们需要的——汇编文件


image.png


image.png


2.8.打开.s文件找到之前要找的的点


  • 根据之前定位的函数:dwc2_hsotg_core_init_disconnected


dwc2_hsotg_core_init_disconnected:
        .frame  $sp,32,$31              # vars= 0, regs= 3/0, args= 16, gp= 0
        .mask   0x80030000,-4                                   
        .fmask  0x00000000,0
$LVL835 = .
        addiu   $sp,$sp,-32
        .cfi_def_cfa_offset 32
        sw      $17,24($sp)
        sw      $16,20($sp)
        sw      $31,28($sp)
        .cfi_offset 17, -8
        .cfi_offset 16, -12
        .cfi_offset 31, -4
        .loc 1 3337 0
        move    $17,$5
        .loc 1 3342 0
        lw      $5,1348($4)


  • 对比内核 dump.s


802cb298 <dwc2_hsotg_core_init_disconnected>:
802cb298:       27bdffe0        addiu   sp,sp,-32
802cb29c:       afb10018        sw      s1,24(sp) 
#是否发现这两处的指令是对应的?这时当然的。 之后就可以寻找**0x802cb3bc**这个点在gadget.s中的位置,切记,前后一定要严格对应,要不就找错了,如,在dump.s中,这点在这:
...
802cb398:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb39c:       3c04804d        lui     a0,0x804d
802cb3a0:       0c02958b        jal     800a562c <printk>
802cb3a4:       2484f41c        addiu   a0,a0,-3044
802cb3a8:       8e020588        lw      v0,1416(s0)
802cb3ac:       10400009        beqz    v0,802cb3d4 <dwc2_hsotg_core_init_disconnected+0x13c>
802cb3b0:       3c030080        lui     v1,0x80
802cb3b4:       8e020004        lw      v0,4(s0)
802cb3b8:       24420800        addiu   v0,v0,2048
802cb3bc:       ac620000        sw      v0,0(v1)  // 真正的异常
802cb3c0:       0000000f        sync
802cb3c4:       8e050588        lw      a1,1416(s0)
802cb3c8:       3c04804d        lui     a0,0x804d
802cb3cc:       0c02958b        jal     800a562c <printk>


对应gadget.s 异常如下:


#NO_APP
$LBE2718 = .
 .loc 1 3394 0
 lw $5,1416($16)
 lui $4,%hi($LC40)
 .set noreorder
 .set nomacro
 jal printk
 addiu $4,$4,%lo($LC40)
 .set macro
 .set reorder
$LVL843 = .
 .loc 1 3395 0
 lw $2,1416($16)
 .set noreorder
 .set nomacro
 beq $2,$0,$L982
 li $3,8388608   # 0x800000
 .set macro
 .set reorder
 .loc 1 3396 0
 lw $2,4($16)
 addiu $2,$2,2048
$LBB2722 = .
$LBB2723 = .
$LBB2724 = .
$LBB2725 = .
 .loc 2 429 0
 sw $2,0($3)  // epc 0x0x802cb3bc 异常


快速找到它的秘诀是,看到 sw v0,0(v1),就搜sw 3),然后再看看上下指令是否对应。找到这处,做个标记。


寄存器辅助记忆:


image.png


2.9. 找到c文件中的对应地方


$LBB2722 = .
$LBB2723 = .
$LBB2724 = .
$LBB2725 = .
 .loc 2 429 0
 sw $2,0($3)  // epc 0x0x802cb3bc 异常
 $L1008:
$LBE2725 = .
$LBE2724 = .
$LBE2723 = .
$LBE2722 = .
$LBB2726 = .
$LBB2727 = .
 .loc 3 79 0


注意他前面的.loc 2 429 0,这就是他的藏身所在。


  • .loc 1 意思是第一个文件,可以从gadget.s中搜索file 1,如


.file 2 "./arch/mips/include/asm/io.h"


  • 429:行号 这就是它在的文件。打开它,找到 429


结合下文的.loc 3 79 0。


.file 3 "drivers/usb/dwc2/core.h"


  • 79: 行号 最终位置


dwc2_hsotg_core_init_disconnected  // drivers/usb/dwc2/gadget.c
   dwc2_writel(hsotg->regs + DCFG, DCFG_DESCDMA_EN); 
       __raw_writel(value, addr);     // drivers/usb/dwc2/core.h +79


可以看作最后出错的指令 sw v0,0(v1), 结合代码大致定位到操作DCFG 寄存器出错。


对于硬件寄存器,尽量按位操作,也就是只操作特定比特位,否则会引入未知风险


3. 总结


  • 保存错误现场(epc/ra地址)


  • 反汇编内核:objdump -d vmlinux > dump.s


  • 根据dump.s 找到指定 epc 值


  • 根据epc 值 确定发生异常的函数


  • 根据函数名确定发生异常的文件


  • 重新编译发生异常的文件,得到详细汇编和预处理信息(--save-temps -g


  • 根据epc 确定异常位置。


  • 根据异常位置,定位文件名及行号。一般经过这几步就可以精确定位错误发生地方了。


对于发生异常的函数名定位,有的时候根据经验可以直接通过内核trace dump 信息找到。或者根据epc 直接在 system.map 也可以定位。


对于内核反汇编和重新编译异常文件,依赖于读者对汇编指令的理解。特别是对比 dump.s  和 gadget.s ,如果快速定位和找对很关键。

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