搭建基于 qemu 与 gdb 的 Linux 内核开发环境

1. 安装所需软件

首先，我们需要安装一些必要的软件，包括编译工具，Linux 内核头文件，以及一些其他的依赖库。

1sudo apt-get install build-essential linux-headers-5.15.0-86-generic flex bison

build-essential 是一组包含了许多用于编译的软件包，如 gcc 和 make 等。linux-headers-5.15.0-86-generic 是 Linux 内核的头文件，用于编译内核和内核模块。

2. 获取 Linux 源码

接下来，我们从 Linux 官方网站下载内核源码。

1wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.tar.gz

3. 配置和编译 Linux 源码

然后，我们配置并编译下载的 Linux 源码。

首先，我们设置环境变量 ARCH 为 x86，然后使用 make 命令生成默认的配置文件。

1export ARCH=x86
2make x86_64_defconfig
3make menuconfig

在 menuconfig 的菜单中，我们需要启用以下选项以便调试内核：

Kernel hacking  ---> 
    [*] Kernel debugging
    Compile-time checks and compiler options  --->
        [*] Compile the kernel with debug info
        [*]   Provide GDB scripts for kernel debugging

关闭随机化内核地址(KASLR)选项，因为它会使得调试过程更加复杂：

Processor type and features ---->
    [] Randomize the address of the kernel image (KASLR)

然后使用 make 命令编译内核。

1make -j 20
2cp linux-5.15/arch/x86/boot/bzImage .

4. 创建和配置模拟的文件系统

接着我们需要创建一个模拟的文件系统，并在其中安装 BusyBox。

1dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=10
2mkfs.ext4 rootfs.img
3mkdir fs
4sudo mount -t ext4 -o loop rootfs.img ./fs

我们下载并解压 BusyBox，然后将其安装到我们刚刚创建的文件系统中。

 1wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
 2tar jxVf busybox-1.36.1.tar.bz2
 3pushd busybox-1.36.1
 4	sudo make install CONFIG_PREFIX=../fs
 5popd
 6pushd ./fs
 7	sudo mkdir proc dev etc home mnt
 8popd
 9pushd busybox-1.36.1
10	sudo cp -r examples/bootfloppy/etc/* ../fs/etc/
11popd
12
13sudo umount fs

5. 创建并配置硬盘镜像

接下来，我们需要创建并配置一个硬盘镜像。

1dd if=/dev/zero of=ext4.img bs=512 count=131072
2mkfs.ext4 ext4.img
3popd

6. 创建并运行 qemu 脚本

现在，我们创建并运行一个 qemu 脚本来启动模拟的系统。

1vi run_qemu.sh

在 run_qemu.sh 中，我们添加以下内容：

1qemu-system-x86_64 \
2        -kernel ./bzImage  \
3        -hda ./rootfs.img  \
4        -hdb ./ext4.img \
5        -append "root=/dev/sda console=ttyS0" \
6        -nographic $@

然后运行脚本：

1./run_qemu.sh -s -S

7. 使用 gdb 连接 qemu

最后，我们在一个新的终端中使用 gdb 连接 qemu，开始调试我们的内核。

1gdb
2
3> target remote localhost:1234
4
5> continue

OK，你已经成功搭建了一个基于 qemu 和 gdb 的 Linux 内核开发环境。你可以使用这个环境来学习和研究 Linux 内核的工作原理。

参考资源：http://derekmolloy.ie/writing-a-linux-kernel-module-part-1-introduction/