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qemu是一款能夠模擬多種操作系統(tǒng)的開源虛擬化軟件。它可以幫助開發(fā)人員在不同平臺上運(yùn)行和測試軟件，避免了繁瑣的硬件配置和操作系統(tǒng)安裝步驟。在調(diào)試Linux內(nèi)核時(shí)，使用qemu可以將內(nèi)核運(yùn)行在虛擬機(jī)中，方便快捷地排除問題和優(yōu)化性能。本文將介紹如何使用qemu進(jìn)行Linux內(nèi)核調(diào)試。
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準(zhǔn)備工作
在開始使用qemu調(diào)試linux內(nèi)核之前，需要準(zhǔn)備好以下軟件和資源：
1. QEMU
qemu可以從官網(wǎng)下載最新版本。本文使用的是版本4.2.0。
2. Linux內(nèi)核源碼
官方內(nèi)核源碼可以從 kernel.org 下載，或使用已有的內(nèi)核源碼。
3. Linux啟動程序
使用GRUB或者其他的啟動程序進(jìn)行內(nèi)核的啟動。Linux啟動程序需要包含一些必要的模塊，例如文件系統(tǒng)模塊、設(shè)備驅(qū)動模塊等。
4. Debug信息
配置內(nèi)核時(shí)需要開啟Debug信息，這些信息可以幫助我們快速定位代碼問題。
步驟一：編譯內(nèi)核
需要下載并編譯Linux內(nèi)核。我們選擇下載Linux 5.0.0內(nèi)核源碼，并使用默認(rèn)配置生成內(nèi)核二進(jìn)制文件。生成內(nèi)核命令為：
make bzImage
編譯完成后，會得到一個(gè)bzImage文件，該文件即為編譯好的內(nèi)核。
步驟二：運(yùn)行qemu虛擬機(jī)
使用以下命令來運(yùn)行qemu虛擬機(jī)：
qemu-system-x86_64 -kernel bzImage -initrd rootfs.cpio -append “root=/dev/ram rdinit=/in/init console=ttyS0” -nographic -s -S
其中，-kernel指定了內(nèi)核二進(jìn)制文件路徑，-initrd指定了根文件系統(tǒng)路徑，-append指定了內(nèi)核啟動參數(shù)，-nographic表示禁用圖形化界面，-s表示啟動gdbserver，-S表示啟動前暫停。當(dāng)運(yùn)行該命令時(shí)，qemu虛擬機(jī)啟動，并暫停在內(nèi)核啟動前。連接gdb命令為：
gdb vmlinux
vmlinux指定zImage的符號表文件，在編譯時(shí)開啟CONFIG_DEBUG_INFO選項(xiàng)可以生成。
步驟三：配置gdb
輸入以下命令進(jìn)行g(shù)db配置：
(gdb) target remote :1234
該命令與gdbserver啟動時(shí)命令對應(yīng)。
(gdb) set arch i386:x86-64
使用該命令時(shí)需要保證gdb版本與qemu相同。使用x86-64作為架構(gòu)。
(gdb) break start_kernel
該命令在start_kernel處設(shè)置斷點(diǎn)，以便在啟動過程中可以單步執(zhí)行代碼。
(gdb) continue
運(yùn)行g(shù)db continue命令后，qemu會恢復(fù)執(zhí)行。此時(shí)，可以在gdb中使用單步執(zhí)行命令執(zhí)行代碼。
步驟四：調(diào)試內(nèi)核
在運(yùn)行g(shù)db continue命令后，qemu虛擬機(jī)開始啟動內(nèi)核。此時(shí)，gdb自動暫停當(dāng)前運(yùn)行的代碼。在gdb中，使用單步執(zhí)行命令（s）可以逐行執(zhí)行內(nèi)核代碼。如果需要執(zhí)行一個(gè)函數(shù)，可以使用調(diào)用函數(shù)命令（c）。
(gdb) s
進(jìn)入下一行代碼。
(gdb) c
調(diào)用下一個(gè)函數(shù)。
通過以上幾個(gè)步驟，我們可以在qemu虛擬機(jī)中使用gdb進(jìn)行Linux內(nèi)核的調(diào)試。
本文介紹了如何使用qemu進(jìn)行Linux內(nèi)核調(diào)試。使用qemu可以方便快捷地在不同的平臺上測試軟件，節(jié)約了繁瑣的硬件配置和操作系統(tǒng)安裝步驟。通過以上步驟，您可以輕松地在qemu虛擬機(jī)中調(diào)試Linux內(nèi)核，并快速定位內(nèi)核問題。
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qemu能模擬全部x86指令。
也可以模擬各種ARM板子還可以模老爛擬各種外設(shè)，百問網(wǎng)對QEMU做了很多改進(jìn)支持更多硬件支持更多GUI現(xiàn)實(shí)，讓用戶可以更有真實(shí)感地使用QEMU來模擬IMX6ULL板子。
qemu模擬全部x86指令的原理
首先Qemu本身并不是KVM的一部分，而是一整套完整的虛擬化解決方案，它是純軟伏散件實(shí)現(xiàn)的，包括處理器虛擬化內(nèi)存虛擬化以及各種虛擬設(shè)備的模擬，但因?yàn)槭羌冘浖M，所以性能相對缺含氏比較低，而廣義的KVM實(shí)際上包含兩部分。
一部分是基于LINUX內(nèi)核支持的KVM內(nèi)核模塊，另一部分就是經(jīng)過簡化和修改Qemu，KVM內(nèi)核模塊模擬處理器和內(nèi)存以支持虛擬機(jī)的運(yùn)行，Qemu主要處理I或O以及為用戶提供一個(gè)用戶空間工具來進(jìn)行虛擬機(jī)的管理，兩者相互結(jié)合相輔相成，構(gòu)成了一個(gè)完整的虛擬化平臺。
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