easyboot/docs/de/debug.md

Ihren Kernel debuggen

Wenn Ihr Kernel kaputt geht, hilft Ihnen Easyboot standardmäßig dabei, Details darüber anzuzeigen, was und wo schief gelaufen ist.

Dies reicht aus, um Ihnen einen Hinweis zu geben, ermöglicht Ihnen jedoch keine interaktive Untersuchung. Dafür benötigen Sie einen Debugger.

Mini Debugger

Vorteile:

• Einfach einzurichten
• Einfach zu verwenden
• Funktioniert sowohl auf realer Hardware als auch auf virtuellen Maschinen

Nachteile:

• Wie der Name schon sagt, minimaler Funktionsumfang

Um den Mini Debugger zu aktivieren, installieren Sie einfach das Easyboot Plugin, indem Sie die entsprechende Datei minidbg_(arch).plg kopieren auf Ihre Boot-Partition. Das ist es. Es bietet eine Video-Terminalschnittstelle über eine serielle Leitung (mit 115200 Baud, 8 Datenbits, 1 Stoppbit, keine Parität).

Schließen Sie auf echter Hardware ein VT100- oder VT220-Terminal oder eine andere Maschine über ein serielles Kabel an, auf dem PuTTY (Windows) oder minicom (Linux) ausgeführt wird.

Für virtuelle Maschinen führen Sie qemu einfach mit den -serial stdio-Argumenten aus, und Sie können den Debugger über dasselbe Fenster steuern, das Sie zum Ausführen von qemu verwendet haben. Zum Beispiel:

qemu-system-x86_64 -serial stdio -hda diskette.img

Jedes Mal, wenn Ihr Kernel ausfällt, erhalten Sie sofort eine Debugger-Eingabeaufforderung und können die Situation untersuchen. Geben Sie in der Debugger-Eingabeaufforderung ? oder h ein, um Hilfe zu erhalten. Um den Debugger explizit aufzurufen, fügen Sie int 3 (ein 0xCC-Byte) in Ihren Code ein. Ich schlage vor, die folgende Definition zu Ihrem Kernel hinzuzufügen:

/* x86 */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("int $3")
/* ARM */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("brk #0")

Mini debugger by bzt
Exception 03: Breakpoint instruction, code 0
rax: 0000000000000000  rbx: 00000000000206C0  rcx: 000000000000270F
rdx: 00000000000003F8  rsi: 00000000000001B0  rdi: 0000000000102336
rsp: 000000000008FFB8  rbp: 000000000008FFF8   r8: 0000000000000004
 r9: 0000000000000002  r10: 0000000000000000  r11: 0000000000000003
r12: 0000000000000000  r13: 0000000000000000  r14: 0000000000000000
r15: 0000000000000000
> ?
Mini debugger commands:
  ?/h		this help
  c		continue execution
  n		move to the next instruction
  r		dump registers
  x [os [oe]]	examine memory from offset start (os) to offset end (oe)
  i [os [oe]]	disassemble instructions from offset start to offset end
> i pc-1 pc+4
00101601: CC                             int	3
00101602: FA                             cli
00101603: F4                             hlt
00101604: EB FC                          jmp	101602h
00101606: 90                              1 x nop
>

Qemu Debugger

Vorteile:

• Keine Einrichtung, sofort einsatzbereit
• Zeigt den internen Zustand der Maschine an, was kein anderer Debugger tun kann

Nachteile:

• Wirklich schwer zu bedienen
• Funktioniert nur mit virtuellen Maschinen

Wenn Ihre virtuelle Maschine ausgeführt wird, wählen Sie im Menü View > compatmonitor0 oder klicken Sie auf das Fenster, damit es den Fokus erhält, und drücken Sie Strg+Alt+2 (um den Fokus freizugeben, drücken Sie Strg+Alt+G).

GDB

Vorteile:

• Voll ausgestatteter Debugger
• Bietet alle Funktionen, die Sie sich vorstellen können

Nachteile:

• Schwierig einzurichten
• Funktioniert nur mit virtuellen Maschinen

Bevor Sie etwas unternehmen, ändern Sie zunächst Ihre Build-Umgebung, um zwei Kerneldateien zu generieren. Eines mit Debug-Symbolen und eines ohne. Dies ist wichtig, da Debugsymbole leicht viel Platz beanspruchen können, wahrscheinlich mehrere Megabyte. Kompilieren Sie zunächst Ihren Kernel mit der Flagge -g. Nachdem die Kompilierung abgeschlossen ist, kopieren Sie Ihren Kernel cp mykernel.elf mykernel_sym.elf und entfernen Sie die Debug-Informationen mit strip mykernel.elf. Anschließend booten Sie mykernel.elf und geben mykernel_sym.elf an gdb weiter.

Als nächstes erstellen Sie ein GDB-Skript mit dem Namen gdb.rc. Verwenden Sie Folgendes als Vorlage:

target remote localhost:1234
set architecture i386:x86-64
symbol-file mykernel_sym.elf
layout split
layout src
layout regs
break *_start
continue

Dies verbindet gdb mit der virtuellen Maschine, teilt ihr den Typ der Maschine mit, lädt die Debug-Informationen, konfiguriert das Layout, setzt einen Haltepunkt direkt am Eintrittspunkt Ihres Kernels und startet schließlich die virtuelle Maschine.

Nachdem diese Einrichtung abgeschlossen ist, können Sie mit dem Debuggen beginnen. Eine Debug-Sitzung läuft so ab: Starten Sie qemu in einem Terminal mit den Flags -s -S. Es wird hängen bleiben. Zum Beispiel:

qemu-system-x86_64 -s -S -hda diskette.img

In einem anderen Terminal, starten Sie dann gdb mit dem Skript, das wir zuvor erstellt haben:

gdb -w -x gdb.rc

Dies sollte alles in einem Fenster anzeigen, etwa so:

Wenn Sie es bis hierher geschafft haben, dann herzlichen Glückwunsch, Sie können mit der eigentlichen Arbeit mit Ihrem Kernel beginnen!