Linux内核学习-阿里云开发者社区

Linux内核学习

2024-08-26 95

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简介： Linux内核学习

一、KConfig、Make

Kconfig语法简介

细说Kconfig（转）

三者之间的关系如下：当我们在内核源码目录下输入make menuconfig时，在出现的菜单界面中选择一项时，它会自动更新.config相应项的值。如果我们没有选择，则会在.config问下插入一行注释。类似于# CONFIG_SERIAL_NONSTANDARD is not set，当我们输入make时，根据makefile文件来编译，makefile文件中的变量值则由.config来进行赋值操作。仅仅只在kconfig中添加选项，只会在菜单界面中显示，即使此时选择y或m，也不会编译文件。还需要在makefile文件中按照规定添加相应行才能进行编译。简单图解如下：

kconfig------->.config---------->makefile

1、内核中加入自己的模块

编写了 mytest.c 的文件，这里不关心 mytest.c 的内容。如果想把 mytest.c 编译到内核中，需要按照以下的步骤来完成：

将 mytest.c 放到任何一个目录中，这个目录只要求已存在 Kconfig 和 Makefile 中，比如源码根目录 /arch/arm/ 目录中。
在这个目录的 Kconfig 中添加

config MY_TEST
    bool “My Test”

在 Makefile 中添加

obj-$(CONFIG_MY_TEST) += mytest.o

在 .config 中可以添加 CONFIG_MY_TEST = y 来选中或者在执行 make menuconfig 时，找到显示名为 My Test 的选项，使用空格选中

总而言之，就是如果需要向系统内核中添加一个功能，那么首先定义一个配置项对应于这个功能，添加到特定的 Kconfig 文件中。然后在 Makefile 里，定义这个配置项需要编译哪些文件。最后就可以通过 make menuconfig 或者直接修改 .config 来使能这个配置项。

二、uboot

uboot源码下载以及编译

git clone https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git

uboot学习视频

uboot研读笔记 | 01 - 下载uboot源码并使用VSCode远程查看源码、编译uboot（2012.04.01版本）

U-boot启动流程

带你了解uboot如何启动Linux内核

uboot的环境变量

环境变量的优先级

命令传参>环境变量>uboot源码中的设置

史上最全的Uboot常用命令汇总（超全面！超详细！）收藏这一篇就够了

uboot github

uboot docs

uboot源码下载以及编译

三、Linux内核

sudo apt-get install make

4、GDB

ubuntu - 如何将 GDB 更新到最新、稳定的版本

Ubuntu18.04升级gdb10.2

Ubuntu16.04升级gdb7.11升级到10.2版本

sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt-get update
sudo apt-get -y --force-yes install gdb
gdb -v
sudo apt-get -y --force-yes install gdbserver
sudo add-apt-repository --remove ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt-get update

用图文带你彻底弄懂GDB调试原理

GDB的工作原理及skyeye远程调试

gdb远程调试

5、QEMU

6、vscode

VsCode配置ssh免密远程连接服务器

在windows通过VS Code开发Linux内核驱动程序

linux驱动开发，vscode环境配置

linux驱动之调试技巧— 应用程序远程gdb+vscode调试应用程序, 串口kgdboc调试.ko驱动程序

gdb 调试 Linux 内核网络源码（附视频）

vscode + gdb 远程调试 linux 内核源码（附视频）

vscode工程屏蔽不需要的文件(保持搜索便利)

【VScode】搜索栏语法

{
    "files.exclude": {
        "**/.git": true,
        "**/.svn": true,
        "**/.hg": true,
        "**/CVS": true,
        "**/.DS_Store": true,
        "**/Thumbs.db": true,
        "arch/[^ix]*": true,
        "arch/i[a-z]*": true,
        "arch/x[a-z]*": true,
        "arch/x86*": true,
        "include/asm-[^ixg]*": true,
        "include/asm-i[a-z]*": true,
        "include/asm-x[a-z]*": true,
        "include/asm-x86*": true,
        "Documentation": true
    },
    "search.exclude": {
        "**/node_modules": true,
        "**/bower_components": true,
        "**/*.code-search": true
    }
}

7、实战步骤

（1）内核配置

make menuconfig 配置好的文件保存为.config文件，直接以当前运行的X86平台的配置作为参考(cp /boot/config-2.6.18.el5 .config)，若要配置2440开发板，则可以参考arch/arm/configs/s3c2410_defconfig 将其拷贝到内核源代码根目录(cp arch/arm/configs/s3c2410_defconfig .config)

注意：就算你完全用别的配置文件，也要执行make menuconfig,就算你什么也不改变，退出时也要记得选保存，这样才会有.config文件

开始内核调试

Kernel hacking

=> Compile-time checks and compiler options

=> Debug information

=> Rely on the toolchain’s implicit default DWARF version

选择 Rely on the toolchain’s implicit default DWARF version 打开调试

（2）内核映像文件制作

关于bzImage、vmlinux、vmlinuz等内核映像文件

zImage、bzImage、uImage、vmlinuz、vmlinux

# 制作RamFs（RootFs文件夹，主要为busybox和init文件）
├── bzImage
├── initramfs.img
├── Makefile
└── rootfs
    ├── bin
    ├── init
    ├── linuxrc -> bin/busybox
    ├── sbin
    └── usr

（a）init 文件

#!/bin/busybox sh

/bin/busybox echo "Hello Linux"

/bin/mount -t proc none /proc

/bin/busybox sh

或者参考超级详细讲解根文件系统rootfs的制作进行制作Rootfs

（2） QEMU调试参数

cmdline：nokaslr (禁用内核地址空间布局随机)

-S 在开始时阻塞 CPU 执行

-s 开启 GDB 服务器，端口 1234

-gdb tcp::1234 开启 GDB 服务器，端口可以自己指定

qemu-system-x86_64 \
                -kernel bzImage \
                -initrd initramfs.img \
                -m 1G \
                -nographic \
                -append "earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0 nokaslr" \
                -S \
                -gdb tcp::1234

（a）运行脚本

Makefile 中 ramfs 目标用来创建 initramfs.img，run 目标用来引导新建的内核和根文件系统。

ramfs:
        cd ./rootfs && find . -print0 | cpio -ov --null --format=newc | gzip -9 > ../initramfs.img

run:
        qemu-system-x86_64 \
                -kernel bzImage \
                -initrd initramfs.img \
                -m 1G \
                -nographic \
                -append "earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0"

（3） GDB 命令调试

target remote:1234

break start_kernel

continue

step

# 启动内核
make run

#调试内核
gdb vmlinux   # 根下的vmlinux
# 连接远端gdb端口
target remote :1234
# 设置断点
break start_kernel # 可通过System.map查看断点地址和信息
continue

gdb init

（4）vscode 界面调试

（a）launch.json

.vscode 下 launch.json ，配置调试信息。

// launch.json
{
    // 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 debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            // "miDebuggerServerAddress": "172.18.25.30:1234",
            "miDebuggerServerAddress": "127.0.0.1:1234",
            "program": "${workspaceRoot}/vmlinux",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "logging": {
                "engineLogging": false
            },
            "MIMode": "gdb"
        }
    ]
}

（b）c_cpp_properties.json

生成 compile_commands.json

# 生成 compile_commands.json
./scripts/clang-tools/gen_compile_commands.py

配置 c_cpp_properties.json

.vscode 下 c_cpp_properties.json 可以使用 CTRL + SHIFT + P 选择 C/C++: Edit Configurations，创建 c_cpp_properties.json 文件。

// c_cpp_properties.json
{
    "configurations": [
        {
            "name": "Linux",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**"
            ],
            "defines": [],
            "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
            "cStandard": "c17",
            "cppStandard": "c++14",
            "intelliSenseMode": "linux-clang-x64",
            "compileCommands": "${workspaceFolder}/compile_commands.json"
        }
    ],
    "version": 4
}