4. GDB 基础命令：启动、加载与核心操作

GDB（GNU Debugger）是 Linux 内核调试的基石工具。本章将系统讲解 GDB 的启动方式、如何加载内核符号文件 vmlinux、目标架构设置，以及最常用的断点与执行控制命令。掌握这些基础操作，是后续深入内核调试的前提。

4.1 启动 GDB 的三种方式

根据调试场景不同，GDB 的启动方式分为本地调试、远程调试和附加进程三种。下表对比了它们的适用场景与命令格式：

启动方式	命令格式	典型场景
本地直接启动	gdb vmlinux	分析内核崩溃转储文件（vmcore）
远程调试（KGDB）	gdb vmlinux -ex "target remote /dev/ttyS0"	双机内核调试，目标机通过串口连接
附加到 QEMU	gdb vmlinux -ex "target remote :1234"	QEMU/KVM 虚拟机内核调试

4.2 加载 vmlinux 与设置架构

vmlinux 是编译内核后生成的未压缩 ELF 文件，包含完整的符号表和调试信息。GDB 通过它才能将地址解析为函数名、行号和变量。

4.2.1 加载 vmlinux

# 方式一：启动时加载
gdb /usr/src/linux/vmlinux

# 方式二：在 GDB 内部加载
(gdb) file /usr/src/linux/vmlinux

# 方式三：使用符号文件（分离调试信息时）
(gdb) symbol-file /path/to/vmlinux.debug

4.2.2 设置目标架构

当调试非本地架构的内核（如 ARM64、RISC-V）时，必须显式设置架构，否则 GDB 无法正确解析指令和寄存器。

# 设置 ARM64 架构
(gdb) set architecture aarch64

# 设置 x86_64 架构（默认）
(gdb) set architecture i386:x86-64

# 查看当前架构
(gdb) show architecture

4.3 核心断点命令：break

break（简写 b）是 GDB 中使用频率最高的命令。内核调试中，断点可以设置在函数入口、行号、条件表达式或地址上。

断点类型	命令示例	说明
函数断点	b do_fork	在 do_fork 函数入口暂停
行号断点	b kernel/fork.c:123	在源文件指定行暂停
条件断点	b do_fork if pid == 0	满足条件时才触发
地址断点	b *0xffffffff81000000	在虚拟地址处暂停
硬件断点	hbreak do_fork	使用硬件调试寄存器，适合只读内存区域

4.4 执行控制命令：run / continue / next / step

设置断点后，需要通过执行控制命令来驱动调试过程。下表总结了四个核心命令的差异：

命令	简写	行为	内核调试典型用法
run	r	启动程序（或重新启动）	在本地调试 vmcore 时无效；远程调试时启动目标内核
continue	c	继续执行直到下一个断点	从当前断点恢复内核执行
next	n	单步执行，不进入函数内部	跳过内核函数调用，只观察当前函数流程
step	s	单步执行，进入函数内部	跟踪进入子函数（如 schedule、do_exit）

4.5 断点与执行控制流程

下图展示了 GDB 内核调试中从启动到断点触发的完整流程：

4.6 常用辅助命令

除了核心的断点和执行控制命令，以下辅助命令在日常内核调试中同样不可或缺：

• list（l）：显示当前断点附近的源代码，默认 10 行。
• info registers（ir）：查看所有 CPU 寄存器的当前值。
• backtrace（bt）：打印当前调用栈，定位内核执行路径。
• print（p）：打印变量或表达式的值，如 p current->pid。
• disassemble（disas）：反汇编当前函数或指定地址。
• thread：切换当前调试的 CPU 核心（SMP 系统）。

4.7 实战示例：调试 do_fork 流程

以下是一个完整的调试会话，演示从启动到单步跟踪 do_fork 的过程：

# 1. 启动 GDB 并加载内核符号
$ gdb /usr/src/linux/vmlinux

# 2. 设置架构（ARM64 示例）
(gdb) set architecture aarch64

# 3. 连接 QEMU 远程目标
(gdb) target remote :1234

# 4. 在 do_fork 函数入口设置断点
(gdb) b do_fork

# 5. 恢复内核执行，等待断点触发
(gdb) c

# 6. 断点命中后，查看调用栈
(gdb) bt
#0  do_fork (clone_flags=..., stack_start=..., ...) at kernel/fork.c:2020
#1  kernel_thread (fn=..., arg=..., flags=...) at kernel/fork.c:2550
#2  ...

# 7. 单步进入 do_fork 内部
(gdb) s
__do_fork (clone_flags=..., ...) at kernel/fork.c:2100

# 8. 打印当前进程 PID
(gdb) p current->pid
$1 = 1

# 9. 继续执行到下一个断点
(gdb) c