Archlinux使用qemu调试内核

1. 编译RISC-V内核

安装qemu

sudo pacman -S qemu-full

下载编译链可以在https://toolchains.bootlin.com/下载交叉编译工具链，需要对指令集架构和libc进行选择，这里使用riscv 64和glibc，点击Download stable即可下载。也可以wget下载。

wget https://toolchains.bootlin.com/downloads/releases/toolchains/riscv64-lp64d/tarballs/riscv64-lp64d--glibc--stable-2022.08-1.tar.bz2

解压编译链

tar -xvf riscv64-lp64d--glibc--stable-2022.08-1.tar.bz2

安装开发工具

//编译kernel需要
sudo pacman -S base-devel bc
//编译buildroot需要
sudo pacman -S cpio unzip rsync

下载内核

wget http://ftp.sjtu.edu.cn/sites/ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.7.tar.gz

解压内核

tar -xvf linux-5.10.7.tar.gz

设置编译环境变量

export PATH=/home/modao/Desktop/qemu/riscv64-lp64d--glibc--stable-2022.08-1/bin:$PATH
export ARCH=riscv
export CROSS_COMPILE=riscv64-linux-

编译内核

make defconfig
make menuconfig

编译完成后，最后生成的Kernel文件在linux/arch/riscv/boot/Image

在执行 make menuconfig 命令时需要对内核配置进行修改，打开调试开关：

选择kernel hacking选项，进入以后继续选择compile-time checks and compile options，然后选择compile the kernel with debug info
选择save，就可以把这个信息保存到.config中

至此，一个可调试的内核就编译好了

2. 使用buildroot制作根文件系统

buildroot可以一键编译内核，根文件系统，配置好相应的qemu启动脚本等。由于上面已经下载了工具链并编译好了内核，所以不再buildroot重复编译。

下载buildroot

git clone https://ghproxy.com/https://github.com/buildroot/buildroot.git

生成buildroot默认配置

cd buildroot/
make qemu_riscv64_virt_defconfig

修改配置

make menuconfig

这里需要修改两个部分：

修改使用本地的交叉编译工具链 需要确定下载的编译链版本号：

cd riscv64-lp64d--glibc--stable-2022.08-1/bin
./riscv64-linux-gcc --version

还需要确定内核版本号，交叉编译器类型(glibc)。

选择toolchain选项，并修改图中用红框标出的部分，其中Toolchain path需要修改为工具链的绝对地址。

取消编译内核选择kernel再把Linux Kernel选项取消选中。

编译

make -j8

其中：rootfs.ext2 是根文件系统，start-qemu.sh 是启动qemu的脚本，

fw_*是OpenSBI支持的固件

fw_dynamic固件：带有动态信息的固件
fw_jump固件：指定下一引导阶段的跳转地址，不直接包含下一阶段的二进制代码
fw_payload固件：包含下一引导阶段有效负载的二进制代码，通常这个有效负载是bootloader或者操作系统镜像

3. 在qemu中启动内核

修改buildroot编译生成的start-qemu.sh脚本，需要修改Image为Image的实际地址（内核镜像的绝对路径）：

启动qemu：

sudo ./start-qemu.sh

默认登陆账号：root 关闭qemu：poweroff

内核gdb调试

开启gdb需要在原始的qemu脚本中加入-gdb tcp::1234 -S

#!/bin/sh

BINARIES_DIR="${0%/*}/"
# shellcheck disable=SC2164
cd "${BINARIES_DIR}"

mode_serial=false
mode_sys_qemu=false
while [ "$1" ]; do
    case "$1" in
    --serial-only|serial-only) mode_serial=true; shift;;
    --use-system-qemu) mode_sys_qemu=true; shift;;
    --) shift; break;;
    *) echo "unknown option: $1" >&2; exit 1;;
    esac
done

if ${mode_serial}; then
    EXTRA_ARGS='-nographic'
else
    EXTRA_ARGS=''
fi

if ! ${mode_sys_qemu}; then
    export PATH="/home/modao/Desktop/qemu/buildroot/output/host/bin:${PATH}"
fi

exec qemu-system-riscv64 -M virt -bios fw_jump.elf -kernel /home/modao/Desktop/qemu/linux-5.10.7/arch/riscv/boot/Image -gdb tcp::1234 -S -append "rootwait root=/dev/vda ro" -drive file=rootfs.ext2,format=raw,id=hd0 -device virtio-blk-device,drive=hd0 -netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0 -nographic  ${EXTRA_ARGS} "$@"

gdb脚本：

#!/bin/bash
export PATH=/home/modao/Desktop/qemu/riscv64-lp64d--glibc--stable-2022.08-1/bin:$PATH

cd /home/modao/Desktop/qemu/linux-5.10.7

riscv64-linux-gdb -ex "target remote:1234" vmlinux

需要注意的是：一定不能把vmlinux从linux kernel编译出来的位置拷贝出来所以脚本里添加了cd 操作。

先启动qemu脚本，再启动gdb脚本，就可以对内核进行调试了。

报错：

riscv64-linux-gdb: error while loading shared libraries: libcrypt.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory

解决方法：

sudo pacman -S libxcrypt-compat

链接：https://www.zhihu.com/question/66594120/answer/3016043997