Использование GDB для отладки rCore

Примечание: использование GDB позволяет удобно наблюдать за процессом работы rCore, но не является требованием учебного курса.

Для отладки rCore с помощью GDB необходимо, чтобы GDB поддерживал архитектуру riscv64.

• Запустите команду gdb --configuration, чтобы узнать, какие архитектуры поддерживает локальный GDB, где параметр --target указывает на архитектуру, которую он может отлаживать.

Если GDB не поддерживает нужную архитектуру, можно выполнить следующие шаги для установки riscv64-unknown-elf-gdb:

Установка riscv64-unknown-elf-gdb

0. Установите зависимости (для Linux и macOS могут возникнуть ошибки, которые нужно будет исправить):

   • Python не обязателен.
   • В системах типа Ubuntu 20.04 python и python-dev нужно заменить на python2 и python2-dev.

   sudo apt-get install libncurses5-dev python python-dev texinfo libreadline-dev

1. Перейдите на сайт Зеркала Tsinghua и загрузите последнюю версию исходного кода GDB.

2. Распакуйте исходный код и перейдите в каталог.

3. Выполните следующую команду:

   • --prefix — путь установки, который по этой команде будет установлен в /usr/local/bin/
   • --with-python — адрес python2, он и --enable-tui нужны для поддержки последующей установки визуального плагина, что не обязательно.

   mkdir build
   cd build
   ../configure --prefix=/usr/local --with-python=/usr/bin/python --target=riscv64-unknown-elf --enable-tui=yes

4. Скомпилируйте и установите:

   # Linux
   make -j$(nproc)
   # macOS
   make -j$(sysctl -n hw.ncpu)
   
   sudo make install

5. (Необязательно) Установите плагин gdb-dashboard, чтобы улучшить опыт отладки.

   wget -P ~ https://git.io/.gdbinit

Отладка rCore с использованием GDB

В файле os/Makefile есть метод debug, который можно запустить с помощью команды make debug, чтобы открыть отладчик в tmux.

Вручную:

• Добавьте параметры -s -S к параметрам запуска QEMU, чтобы он ждал подключения отладчика на порту 1234.
• Запустите riscv64-unknown-elf-gdb.
• В GDB выполните команду file target/riscv64imac-unknown-none-elf/debug/os, чтобы загрузить символы из ядра без использования strip.
• В GDB выполните target remote localhost:1234, чтобы подключиться к QEMU и начать отладку.

Простые методы использования GDB

Управление потоком выполнения:

• b <имя функции> устанавливает точку останова при входе в функцию, например, b rust_main или b os::memory::heap::init.
• cont продолжает выполнение.
• n выполняет следующую строку кода, не входя в функцию.
• ni выполняет следующую инструкцию (если это инструкция перехода, то выполняется до возврата).
• s выполняет следующую строку кода и входит в функцию.
• si выполняет следующую инструкцию, включая инструкции перехода.

Просмотр состояния:

• Если gdb-dashboard не установлен, используйте команду layout для отображения информации о регистрах и т. д., см. help layout.
• Используйте x/<формат> <адрес> для просмотра памяти, например, x/8i 0x80200000 для просмотра 8 инструкций, начиная с адреса 0x80200000. См. help x для получения подробной информации о формате.

Примечание

При отладке преобразования виртуальных адресов в физические GDB полностью полагается на чтение файла для определения адресов функций, поэтому могут возникать некоторые проблемы, и адреса нужно устанавливать вручную для отладки.