标签：png dom 管理 ddr 编译 com pts creat gdbserver
一、实验要求
二、环境配置
1 下载内核源代码
sudo apt install axel axel -n 20 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/ linux-5.4.34.tar.xz xz -d linux-5.4.34.tar.xz tar -xvf linux-5.4.34.tar cd linux-5.4.34
2 配置内核选项
make defconfig # Default configuration is based on ‘x86_64_defconfig‘ make menuconfig # 打开debug相关选项 Kernel hacking ---> Compile-time checks and compiler options ---> [*] Compile the kernel with debug info [*] Provide GDB scripts for kernel debugging [*] Kernel debugging # 关闭KASLR，否则会导致打断点失败 Processor type and features ----> [] Randomize the address of the kernel image (KASLR)
3 编译和运行内核
make -j$(nproc) # nproc gives the number of CPU cores/threads available # 测试?下内核能不能正常加载运?，因为没有?件系统最终会kernel panic qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage
4 制作根文件系统
电脑加电启动?先由bootloader加载内核，内核紧接着需要挂载内存根?件系统，其中包含必要的设备驱动和?具，bootloader加载根?件系统到内存中，内核会将其挂载到根?录/下，然后运?根?件系统中init脚本执??些启动任务，最后才挂载真正的磁盘根?件系统。
我们这?为了简化实验环境，仅制作内存根?件系统。这?借助BusyBox 构建极简内存根?件系统，提供基本的?户态可执?程序
axel -n 20 https://busybox.net/downloads/busybox-1.31.1.tar.bz2 tar -jxvf busybox-1.31.1.tar.bz2 cd busybox-1.31.1
然后制作内存根?件系统镜像，?致过程如下：
mkdir rootfs cd rootfs cp ../busybox-1.31.1/_install/* ./ -rf mkdir dev proc sys home sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} dev/
准备init脚本?件放在根?件系统跟?录下（rootfs/init），添加如下内容到init?件。 #!/bin/sh mount -t proc none /proc mount -t sysfs none /sys echo "Wellcome MengningOS!" echo "--------------------" cd home /bin/sh 给init脚本添加可执?权限 chmod +x init
打包成内存根?件系统镜像 find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz 测试挂载根?件系统，看内核启动完成后是否执?init脚本 qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.cpio.gz
环境配置成功！
三、查看系统调用
系统调?是?种特殊的中断，中断分外部中断（硬件中断）和内部中断（软件中断），内部中断?称为异常（Exception），异常?分为故障（fault）和陷阱（trap）。系统调?就是利?陷阱（trap）这种软件中断?式主动从?户态进?内核态的。
?般来说，从?户态进?内核态是由中断触发的，可能是硬件中断，在?户态进程执?时，硬件中断信号到来，进?内核态，就会执?这个中断对应的中断服务例程。也可能是?户态程序执?过程中，调?了?个系统调?，陷?了内核态，叫作陷阱（trap）（系统调?是特殊的中断）。
系统调?具有以下功能和特性：
把?户从底层的硬件编程中解放出来。操作系统为我们管理硬件，?户态进程不?直接与硬件设备打交道。
极?地提?系统的安全性。如果?户态进程直接与硬件设备打交道，会产?安全隐患，可能引起系统崩溃。
使?户程序具有可移植性。?户程序与具体的硬件已经解耦合并?接?代替了，不会有紧密的关系，便于在不同系统间移植。
我的学号后三位是73，73号系统调用是：flock
flock简介：
在多个进程同时操作同一份文件的过程中，很容易导致文件中的数据混乱，需要锁操作来保证数据的完整性，这里介绍的针对文件的锁，称之为“文件锁”-flock。
flock是建议性锁，不具备强制性。一个进程使用flock将文件锁住，另一个进程可以直接操作正在被锁的文件，修改文件中的数据，原因在于flock只是用于检测文件是否被加锁，针对文件已经被加锁，另一个进程写入数据的情况，内核不会阻止这个进程的写入操作，也就是建议性锁的内核处理策略。
先通过汇编触发系统调用
#include<stdio.h> #include<sys/file.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> int main(void){ int f; f=open("test.txt",O_WRONLY|O_CREAT); printf("The fd value is : %d \n", f); int ret = flock(f,1); printf("The return is : %d \n", ret); close(f); return 0; }
通过gcc编译后，利用objdump反编译，查看汇编代码：
gcc -o test test.c -static objdump -S test > test.S
找到flock的汇编代码如下：
之后编写内嵌汇编代码，手动触发系统调用
#include<stdio.h> #include<sys/file.h> # include <fcntl.h> #include <unistd.h> int main(void){ int f; int ret; f=open("test.txt",O_WRONLY|O_CREAT); asm volatile( "movl $0x1, %%esi\n\t" "movl $0x3, %%edi\n\t" "mov $0x49, %%eax\n\t" "syscall\n\t" "movq %%rax,%0\n\t" //保存返回值 :"=m"(ret) ); printf("The return is : %d \n", ret); close(f); return 0; }
重新编译和并运行：
返回0说明程序可以正常运行，系统调用成功。
GDB调试跟踪
把编译好的testa文件放在rootfs/syscall目录下，重新生成根文件系统：
find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz
使?gdb跟踪调试内核，加两个参数，?个是-s，在TCP 1234端?上创建了?个gdbserver。可以另外打开?个窗?，?gdb把带有符号表的内核镜像vmlinux加载进来，然后连接gdb server，设置断点跟踪内核。若不想使?1234端?，可以使?-gdb tcp:xxxx来替代-s选项），另?个是-S代表启动时暂停虚拟机，等待 gdb 执? continue指令（可以简写为c）。
qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.cpio.gz -S -s -nographic -append "console=ttyS0"
另外再打开一个终端，cd到目录linux-5.4.34，利用下面的命令启动gdb，并建立连接：
gdb vmlinux
target remote:1234
设置好断点后，输入c继续，就会自动调用qemu运行，然后cd到程序所在目录下运行程序，程序将会在所设定的断点位置断开。（如果没断开，可能是最开始编译时，没能按照要求选择debug信息。）
系统调用分析
系统调用的入口在entry_SYSCALL_64()，在arch/x86/entry/syscalls/entry_64.S中可以找到此函数：
swapgs指令通过CPU内部的存储器，将保存现场和恢复现场时的寄存器保存起来，然后将pt_regs中的相关字段保存到内核栈中。
之后系统调用了do_syscall_64
函数do_syscall_64接收系统调用号和pt_regs，根据相关参数执行系统调用，。系统调用完成后执行do_syscall_64 中的 syscall_return_slowpath() ，进行现场恢复操作，然后回用户态。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/waaq/p/12972773.html
