标签：kernel 调用 Linux 34 init 深入 linux 64
一、实验环境配置
系统环境：Ubuntu16.04
实验说明：本人学号末两位70，对应__64x_sys_msgrcv系统调用
注：不能在上次实验的基础上做，要重新下载解压linux-5.4.34文件
1、安装开发工具
1 sudo apt install build-essential 2 sudo apt install qemu # install QEMU 3 sudo apt install libncurses5-dev bison flex libssl-dev libelf-dev
2、下载内核源码
1 sudo apt install axel 2 axel -n 20 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/ 3 linux-5.4.34.tar.xz 4 xz -d linux-5.4.34.tar.xz 5 tar -xvf linux-5.4.34.tar 6 cd linux-5.4.34
3、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)
4、编译和运行内核
1 make -j$(nproc) # nproc gives the number of CPU cores/threads 2 available 3 # 测试⼀下内核能不能正常加载运⾏，因为没有⽂件系统最终会kernel panic 4 qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage
5、制作根文件系统
1 ⾸先从https://www.busybox.net下载 busybox源代码解压，解压完成后，跟内核⼀样先配置编译，并安装。 2 axel -n 20 https://busybox.net/downloads/busybox-1.31.1.tar.bz2 3 tar -jxvf busybox-1.31.1.tar.bz2 4 cd busybox-1.31.1
1 make menuconfig 2 记得要编译成静态链接，不⽤动态链接库。 3 Settings ---> 4 [*] Build static binary (no shared libs) 5 然后编译安装，默认会安装到源码⽬录下的 _install ⽬录中。 6 make -j$(nproc) && make install
1 然后制作内存根⽂件系统镜像，⼤致过程如下：
2 mkdir rootfs
3 cd rootfs
4 cp ../busybox-1.31.1/_install/* ./ -rf
5 mkdir dev proc sys home
6 sudo cp -a /dev/{null,console,tty,tty1,tty2,tty3,tty4} dev/
1 准备init脚本⽂件放在根⽂件系统跟⽬录下（rootfs/init），添加如下内容到init⽂件。 2 #!/bin/sh 3 mount -t proc none /proc 4 mount -t sysfs none /sys 5 echo "Wellcome MengningOS!" 6 echo "--------------------" 7 cd home 8 /bin/sh 9 给init脚本添加可执⾏权限 10 chmod +x init
1 打包成内存根⽂件系统镜像(rootfs目录下) 2 find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz 3 测试挂载根⽂件系统，看内核启动完成后是否执⾏init脚本 4 qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.cpio.gz
可以看到init脚本已被执行
二、使用gdb跟踪调试
1、gdb问题处理
在用gdb打断点的时候，出现Remote ‘g’ packet reply is too long错误，查询得到参考解决办法https://blog.csdn.net/superking3188/article/details/8477574。
改完代码后进行重新编译和安装
./configure make make install
2、验证内核初始化
启动虚拟机 qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.cpio.gz -S -s
在linux-5.4.34目录下启动gdb
gdb vmlinux
target remote:1234
在start_kernel、trap_init、cou_init、syscall_init位置打上断点
依次执行，可以清晰的看出系统内核初始化的顺序为start_kernel->trap_init->cou_init->syscall_init
3、跟踪70号系统调用
在linux-5.4.34/arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl文件中可以查看70对应的系统调用为__64x_sys_msgrcv
为了观察该系统调用，在rootfs/home目录下写一个程序来触发系统调用
int main()
{
asm volatile(
"movl $0x46,%eax\n\t" //使⽤EAX传递系统调⽤号70
"syscall\n\t" //触发系统调⽤
);
return 0;
}
对该程序进行静态编译
gcc testSys.c -o testSys -static
重新打包内存跟文件系统镜像
find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz
启动虚拟机
qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.4.34/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.cpio.gz -S -s
在linux-5.4.34目录下启动gdb调试
gdb vmlinux target remote:1234 b __64x_sys_msgrcv
c
此时可以看到home目录下已经存在我们刚刚生成的可执行文件，执行该文件即可触发70号系统调用
获取到了70号系统调用的返回信息
使用bt命令查看栈信息
可以看到该系统调用涉及到do_syscall_64和entry_SYSCALL_64两个内核函数。
三、系统调用的保存和恢复现场
系统调用入口为entry_SYSCALL_64，其中使用了swapgs这一方法来快照式的保存现场，加快了系统调用，随后对一些相关寄存器进行压栈操作。
随后执行了do_syscall_64函数
在do_syscall_64函数中，获取到系统调用号所对应的入口，跳转执行。
随后便执行相关的系统调用
调用结束后恢复现场
四、总结
本次实验中，学习了gdb工具，使用gdb断点调试完成了内核初始化顺序的验证；查看了70号系统调用的调用过程，详细了解了系统调用的保存和恢复现场。
标签：kernel,调用,Linux,34,init,深入,linux,64 来源： https://www.cnblogs.com/awesomeluxu/p/12965167.html
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