Linux 0.11 实验环境搭建与调试

Dear 丶 2022-05-29 13:47 374阅读 0赞

# 缘起 #

之前我写过一篇博文：[Linux 0.11 实验环境搭建][Linux 0.11]

本以为有了这个环境（gcc-3.4 & gdb-6.8），就可以调试无忧了。谁知遇到了以下问题：

（1）用 gdb 调试 main 函数的时候，无法输出变量的值。总是提示：

> No symbol “XXX” in current context.

（2）虽然在编译时为 gcc 加上了`-gdwarf-2 -g3`这两个选项，但仍然无法查看宏的定义。

如下图所示：  
![这里写图片描述][70]

对于（1），因为有`-g`选项，所以 gcc 编译后确实生成了相关符号，但为什么 gdb 总说找不到符号呢？因为 gdb 版本过低，对于较高版本的 gcc 产生的符号表，它根本不认识，所以说找不到符号。解决办法就是升级 gdb.

对于（2），我本以为原因同（1）。把 gdb 升级到 8.1 还是不行，看来另有原因。

我写了一个小程序，gcc-5.4.0 配合 gdb-8.1，调试时可以打印宏的值，`info macro xxx`等命令没有问题。所以，我打算用高版本的 gcc 编译 Linux-0.11.

问题来了，Linux-0.11 已经是很古老的代码了，用高版本的 gcc 根本编译不过，怎么办呢？好在有很多前辈勇于探索，修改了源码和 Makefile，使得 Linux-0.11 可以被高版本的 gcc 编译通过。

# 环境搭建 #

他山之石，可以攻玉。搜了一波后，发现了一个叫“泰晓科技”的网站，其官网是[http://tinylab.org/][http_tinylab.org]，官方代码仓库是 [https://github.com/tinyclub][https_github.com_tinyclub]

代码仓库里面有个项目——[Linux 0.11 Lab][]

## 下载源码 ##

![这里写图片描述][20180325112746270]

得到`linux-0.11-lab-master.zip`文件，解压后进入目录`linux-0.11-lab-master`，如下图：

![这里写图片描述][70 1]

用`make help`命令可以查看帮助信息。

> —– Linux 0.11 Lab ([http://tinylab.org/linux-0.11-lab][http_tinylab.org_linux-0.11-lab]) —–  
> :: Compile ::  
> make –generate a kernel floppy Image with a fs on hda1  
> make clean – clean the object files  
> make distclean – only keep the source code files  
> :: Test ::  
> make start – start the kernel in vm (qemu/bochs)  
> make start-fd – start the kernel with fs in floppy  
> make start-hd – start the kernel with fs in hard disk  
> make start-hd G=0 – start with curses based terminal, instead of SDL  
> :: Debug ::  
> make debug – debug the kernel in qemu/bochs & gdb at port 1234  
> make debug-fd – debug the kernel with fs in floppy  
> make debug-hd – debug the kernel with fs in hard disk  
> make debug DST=boot/bootsect.sym – debug bootsect  
> make debug DST=boot/setup.sym – debug setup  
> make boot BOCHS=bochs-debugger VM=bochs – debug with bochs internal debugger  
> make switch – switch the emulator: qemu and bochs  
> make boot VM=qemu|bochs – switch the emulator: qemu and bochs  
> :: Read ::  
> make cscope – genereate the cscope index databases  
> make tags – generate the tag file  
> make cg – generate callgraph of the default main entry  
> make cg f=func d=dir|file b=browser – generate callgraph of func in file/directory  
> :: More ::  
> >>> README.md <<<  
> ~ Enjoy It ~  
> —–Linux 0.11 Lab ([http://tinylab.org/linux-0.11-lab)—–][http_tinylab.org_linux-0.11-lab 1]  
> —> Linux Kernel Lab ([http://tinylab.org/linux-lab][http_tinylab.org_linux-lab]) <—

## 安装一些软件 ##

这里以 Linux Ubuntu 操作系统为例。作者推荐用 docker.

> The [docker install method][] is recommended for all systems, including Linux, Windows and Mac OS.

不过我没有用 docker，还是用比较原始的办法。

> Here is the deprecated method:
> 
> 1.  The Linux distributions: debian and ubuntu (>= 14.04) are recommended
> 2.  Install basic tools
>     
>         $ sudo apt-get install vim cscope exuberant-ctags build-essential qemu lxterminal
> 3.  Optional
>     
>         $ sudo apt-get install bochs vgabios bochsbios bochs-doc bochs-x >libltdl7 bochs-sdl bochs-term
>         $ sudo apt-get install graphviz cflow

## 编译 ##

在`linux-0.11-lab-master`目录下，运行`make`命令.

![这里写图片描述][70 2]

## 运行 ##

$ make start

采用 qemu 或者 bochs 模拟器运行 Linux-0.11，如果想切换模拟器，可以用

$ make switch

![这里写图片描述][70 3]

![这里写图片描述][70 4]

## 调试 ##

$ make debug

运行后出现如下界面：

![这里写图片描述][70 5]

再开一个终端，还是在`linux-0.11-lab-master`目录下，运行命令

$ gdb --quiet src/kernel.sym

![这里写图片描述][70 6]

![这里写图片描述][70 7]

这时候，就可以用 gdb 的各种命令进行调试了。

![这里写图片描述][70 8]

### 如何查看宏 ###

正如 GDB 官网上说:

> We pass the `-gdwarf-2` and`-g3` flags to ensure the compiler includes information about preprocessor macros in the debugging information.

所以，先要给 gcc 添加 `-gdwarf-2` 和`-g3` 选项。对于本实验环境，就是修改src 目录下的 Makefile.head 文件。为第 29 行的`CFLAGS`加上 `-gdwarf-2 -g3` 。

如图：  
![这里写图片描述][70 9]

之后重新编译，再次调试。

在调试的时候，可以用`p(print)`命令查看宏的值，还可以用

`info macro 宏名`

例如：  
![这里写图片描述][70 10]

【参考资料】

[https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/Macros.html][https_sourceware.org_gdb_onlinedocs_gdb_Macros.html]

[https://github.com/tinyclub/linux-0.11-lab/blob/master/README.md][https_github.com_tinyclub_linux-0.11-lab_blob_master_README.md]

[Linux 0.11]: https://blog.csdn.net/u013490896/article/details/78827886
[70]: /images/20220529/44e814550d0e4ef9befb4444f48c3be0.png
[http_tinylab.org]: http://tinylab.org/
[https_github.com_tinyclub]: https://github.com/tinyclub
[Linux 0.11 Lab]: https://github.com/tinyclub/linux-0.11-lab
[20180325112746270]: /images/20220529/834244696cd649209918a74067c45fe4.png
[70 1]: /images/20220529/2dd67479b69243ca93d640c7c0903cca.png
[http_tinylab.org_linux-0.11-lab]: http://tinylab.org/linux-0.11-lab
[http_tinylab.org_linux-0.11-lab 1]: http://tinylab.org/linux-0.11-lab%29-----
[http_tinylab.org_linux-lab]: http://tinylab.org/linux-lab
[docker install method]: https://github.com/tinyclub/linux-0.11-lab/blob/master/README.md#build-on-other-systems-include-mac-os-x-windows
[70 2]: /images/20220529/f6ef9fd25028487686844867df919fd3.png
[70 3]: /images/20220529/e446f31bf135476c910c4c6e060ba354.png
[70 4]: /images/20220529/7c00a1d92ee146ab9cbae94339187ea5.png
[70 5]: /images/20220529/f87f33ab9f4045a89ac4c180c3644e0c.png
[70 6]: /images/20220529/8368be3996c54bedbe290b0fc94009db.png
[70 7]: /images/20220529/511af4998104492fad51472267084a43.png
[70 8]: /images/20220529/f341dc2f8bfc49dfbbf43a71fe200019.png
[70 9]: /images/20220529/9799e8c13c8e4acb85ac9c5cd3710f10.png
[70 10]: /images/20220529/952bcd8a923b46568cb6c9a1253c283e.png
[https_sourceware.org_gdb_onlinedocs_gdb_Macros.html]: https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/Macros.html
[https_github.com_tinyclub_linux-0.11-lab_blob_master_README.md]: https://github.com/tinyclub/linux-0.11-lab/blob/master/README.md