构建调试Linux内核网络代码的环境MenuOS系统

一，在本地构建MenuOS系统

1.1下载并编译Linux源代码

　　首先确定一下实验环境。

uname -a

　　得到的结果如下：

Linux im26 4.4.0-165-generic #193-Ubuntu SMP Tue Sep 17 17:42:52 UTC 2019 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

　　接下来需要下载linux源代码并进行编译，首先输入如下命令以完成下载：

~/LinuxKernel$ wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.2.tar.xz

　　这里需要注意的一个问题是此处的LinuxKernel文件夹需要使用mkdir命令进行创建。

　　下载完成后即进入编译环节，在此之前，需要先将下载的文件解压并提取：

~/LinuxKernel$ xz -d linux-5.4.2.tar.xz 
~/LinuxKernel$ tar -xvf linux-5.4.2.tar

　　上述步骤完成后，依次安装编译依赖然后进行编译：

~/LinuxKernel$ sudo apt install build-essential flex bison libssl-dev libelf-dev libncurses-dev
~/LinuxKernel$ cd linux-5.4.2
~/LinuxKernel/linux-5.4.2$ make i386_defconfig 
~/LinuxKernel/linux-5.4.2$ make

　　编译完成后结果如下：

 

1.2安装qemu虚拟机并搭建MenuOS

　　首先自然需要下载qemu并安装，

~/LinuxKernel$ sudo apt install qemu

　　完成之后使用qemu将我们之前编译过得内核的镜像加载到qemu中：

~/LinuxKernel$ qemu-system-i386 -kernel linux-5.4.2/arch/x86/boot/bzImage

　　接下来的内容就是构建MenuOS了，依然是下载编译：

~/LinuxKernel$ git clone https://github.com/mengning/menu.git
~/LinuxKernel$ cd menu
~/LinuxKernel/menu$ sudo apt-get install libc6-dev-i386

　　通过如下步骤修改Makefile中的启动命令和对应的文件位置：

~/LinuxKernel/menu$ vim Makefile
~/LinuxKernel/menu$ make rootfs

　　接着输入如下命令打开虚拟机：

qemu-system-i386 -kernel linux-5.4.2/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img

　　至此处实验第一步完成，结果如下：

　　

二，集成TCP客户端与服务器功能

　　首先下载相关的文件，修改其中的Makefile以集成网络功能:

~/LinuxKernel$ git clone https://github.com/mengning/linuxnet.git
~/LinuxKernel$ cd linuxnet/lab3
~/LinuxKernel/linuxnet/lab3$ vim Makefile
~/LinuxKernel/linuxnet/lab3$ make rootfs

　　打开虚拟机，此时相关的网络命令已经集成到虚拟机中，尝试调用，结果如下。

　

　　

 

三，使用GDB跟踪内核代码

　　首先需要对内核重新进行编译：

~/LinuxKernel/linux-5.4.2$ make menuconfig

　　进入如下页面后依次选择：kernel hacking—>Compile-time checks and compiler options—> [*] compile the kernel with debug info，在最后一个选项处，选择底部的save后进入如下页面：

 

　　确认后连续使用Esc回到终端，重新进行编译：

~/LinuxKernel/menu$ make

　　编译完成后，即可启动带gdbserver的MenuOS，命令如下：

~/LinuxKernel$ qemu-system-i386 -kernel linux-5.4.2/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -append "root=/dev/sda init=/init nokaslr" -s -S

　　上面的命令各参数的含义如下：

　　　　-kernel 后面跟的是要调试的内核bzImage

　　　　-initrd 后面跟的是文件系统

　　　　-append 后面跟的是虚拟机的cmdline

　　　　-S 表示guest虚拟机一启动就会暂停

　　　　-s 表示监听tcp:1234端口等待GDB的连接

 

　　此时虚拟机虽然启动，但是处于暂停状态：

　　重新打开一个端口运行gdbserver：

gdb
(gdb) file ~/LinuxKernel/linux-5.4.2/vmlinux
(gdb) target remote:1234  
(gdb) break start_kernel  
(gdb) break sys_socketcall  

　　其中，vmlinux是一个包含linux kernel的静态链接的可执行文件，即编译出来的最原始的文件。在通过target命令连接到虚拟机的端口后，设置两个断点。

　　完成以上步骤后继续键入：

(gdb) c

　　回到虚拟机界面，原先停止的界面运行到下一个断点：