Linux内核调试器内幕
KDB 入门指南调试内核问题时，能够跟踪内核执行情况并查看其内存和数据结构是非常有用的。Linux 中的内置内 核调试器 KDB 提供了这种功能。在本文中您将了解如何使用 KDB 所提供的功能，以及如何在 Linux 机器上安装和设置 KDB。您还将熟悉 KDB 中可以使用的命令以及设置和显示选项。
Linux 内核调试器（KDB）允许您调试 Linux 内核。这个恰如其名的工具实质上是内核代码的补丁，它允许高手访问内核内存和数据结构。KDB 的主要优点之一就是它不需要用另一台机器进行调试：您可以调试正在运行的内核。
设置一台用于 KDB 的机器需要花费一些工作，因为需要给内核打补丁并进行重新编译。KDB 的用户应当熟悉 Linux 内核的编译（在一定程度上还要熟悉内核内部机理），但是如果您需要编译内核方面的帮助，请参阅本文结尾处的参考资料一节。
在本文中，我们将从有关下载 KDB 补丁、打补丁、（重新）编译内核以及启动 KDB 方面的信息着手。然后我们将了解 KDB 命令并研究一些较常用的命令。最后，我们将研究一下有关设置和显示选项方面的一些详细信息。
入门
KDB 项目是由 Silicon Graphics 维护的（请参阅参考资料以获取链接），您需要从它的 FTP 站点下载与内核版本有关的补丁。（在编写本文时）可用的最新 KDB 版本是 4.2。您将需要下载并应用两个补丁。一个是“公共的”补丁，包含了对通用内核代码的更改，另一个是特定于体系结构的补丁。补丁可作为 bz2 文件获取。例如，在运行 2.4.20 内核的 x86 机器上，您会需要 kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2 和 kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2。
这里所提供的所有示例都是针对 i386 体系结构和 2.4.20 内核的。您将需要根据您的机器和内核版本进行适当的更改。您还需要拥有 root 许可权以执行这些操作。
将文件复制到 /usr/src/linux 目录中并从用 bzip2 压缩的文件解压缩补丁文件：
#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-common-1.bz2
#bzip2 -d kdb-v4.2-2.4.20-i386-1.bz2
您将获得 kdb-v4.2-2.4.20-common-1 和 kdb-v4.2-2.4-i386-1 文件。
现在，应用这些补丁：
#patch -p1 <kdb-v4.2-2.4.20-common-1
#patch -p1 <kdb-v4.2-2.4.20-i386-1
这些补丁应该干净利落地加以应用。查找任何以 .rej 结尾的文件。这个扩展名表明这些是失败的补丁。如果内核树没问题，那么补丁的应用就不会有任何问题。
接下来，需要构建内核以支持 KDB。第一步是设置 CONFIG_KDB 选项。使用您喜欢的配置机制（xconfig 和 menuconfig 等）来完成这一步。转到结尾处的“Kernel hacking”部分并选择“Built-in Kernel Debugger support”选项。
您还可以根据自己的偏好选择其它两个选项。选择“Compile the kernel with frame pointers”选项（如果有的话）则设置 CONFIG_FRAME_POINTER 标志。这将产生更好的堆栈回溯，因为帧指针寄存器被用作帧指针而不是通用寄存器。您还可以选择“KDB off by default”选项。这将设置 CONFIG_KDB_OFF 标志，并且在缺省情况下将关闭 KDB。我们将在后面一节中对此进行详细介绍。
保存配置，然后退出。重新编译内核。建议在构建内核之前执行“make clean”。用常用方式安装内核并引导它。
初始化并设置环境变量
您可以定义将在 KDB 初始化期间执行的 KDB 命令。需要在纯文本文件 kdb_cmds 中定义这些命令，该文件位于 Linux 源代码树（当然是在打了补丁之后）的 KDB 目录中。该文件还可以用来定义设置显示和打印选项的环境变量。文件开头的注释提供了编辑文件方面的帮助。使用这个文件的缺点是，在您更改了文件之后需要重新构建并重新安装内核。
激活 KDB
如果编译期间没有选中 CONFIG_KDB_OFF，那么在缺省情况下 KDB 是活动的。否则，您需要显式地激活它 － 通过在引导期间将 kdb=on 标志传递给内核或者通过在挂装了 /proc 之后执行该工作：
#echo "1" ＞/proc/sys/kernel/kdb
倒过来执行上述步骤则会取消激活 KDB。也就是说，如果缺省情况下 KDB 是打开的，那么将 kdb=off 标志传递给内核或者执行下面这个操作将会取消激活 KDB：
#echo "0" ＞/proc/sys/kernel/kdb
在引导期间还可以将另一个标志传递给内核。kdb=early 标志将导致在引导过程的初始阶段就把控制权传递给 KDB。如果您需要在引导过程初始阶段进行调试，那么这将有所帮助。
调用 KDB 的方式有很多。如果 KDB 处于打开状态，那么只要内核中有紧急情况就自动调用它。按下键盘上的 PAUSE 键将手工调用 KDB。调用 KDB 的另一种方式是通过串行控制台。当然，要做到这一点，需要设置串行控制台（请参阅参考资料以获取这方面的帮助）并且需要一个从串行控制台进行读取的程序。按键序列 Ctrl-A 将从串行控制台调用 KDB。
KDB 命令
KDB 是一个功能非常强大的工具，它允许进行几个操作，比如内存和寄存器修改、应用断点和堆栈跟踪。根据这些，可以将 KDB 命令分成几个类别。下面是有关每一类中最常用命令的详细信息。
内存显示和修改
这一类别中最常用的命令是 md、mdr、mm 和 mmW。
md 命令以一个地址／符号和行计数为参数，显示从该地址开始的 line-count 行的内存。如果没有指定 line-count，那么就使用环境变量所指定的缺省值。如果没有指定地址，那么 md 就从上一次打印的地址继续。地址打印在开头，字符转换打印在结尾。
mdr 命令带有地址／符号以及字节计数，显示从指定的地址开始的 byte-count 字节数的初始内存内容。它本质上和 md 一样，但是它不显示起始地址并且不在结尾显示字符转换。mdr 命令较少使用。
mm 命令修改内存内容。它以地址／符号和新内容作为参数，用 new-contents 替换地址处的内容。
mmW 命令更改从地址开始的 W 个字节。请注意，mm 更改一个机器字。
示例
显示从 0xc000000 开始的 15 行内存：
[0]kdb＞ md 0xc000000 15
将内存位置为 0xc000000 上的内容更改为 0x10：
[0]kdb＞ mm 0xc000000 0x10
寄存器显示和修改
这一类别中的命令有 rd、rm 和 ef。
rd 命令（不带任何参数）显示处理器寄存器的内容。它可以有选择地带三个参数。如果传递了 c 参数，则 rd 显示处理器的控制寄存器；如果带有 d 参数，那么它就显示调试寄存器；如果带有 u 参数，则显示上一次进入内核的当前任务的寄存器组。
rm 命令修改寄存器的内容。它以寄存器名称和 new-contents 作为参数，用 new-contents 修改寄存器。寄存器名称与特定的体系结构有关。目前，不能修改控制寄存器。
ef 命令以一个地址作为参数，它显示指定地址处的异常帧。
示例
显示通用寄存器组：
[0]kdb＞ rd
将寄存器 ebx 的内容设置成 0x25：
[0]kdb＞ rm %ebx 0x25
断点
常用的断点命令有 bp、bc、bd、be 和 bl。
bp 命令以一个地址／符号作为参数，它在地址处应用断点。当遇到该断点时则停止执行并将控制权交予 KDB。该命令有几个有用的变体。bpa 命令对 SMP 系统中的所有处理器应用断点。bph 命令强制在支持硬件寄存器的系统上使用它。bpha 命令类似于 bpa 命令，差别在于它强制使用硬件寄存器。
bd 命令禁用特殊断点。它接收断点号作为参数。该命令不是从断点表中除去断点，而只是禁用它。断点号从 0 开始，根据可用性顺序分配给断点。
be 命令启用断点。该命令的参数也是断点号。
bl 命令列出当前的断点集。它包含了启用的和禁用的断点。
bc 命令从断点表中除去断点。它以具体的断点号或 * 作为参数，在后一种情况下它将除去所有断点。
示例
对函数 sys_write() 设置断点：
[0]kdb＞ bp sys_write
列出断点表中的所有断点：
[0]kdb＞ bl
清除断点号 1：
[0]kdb＞ bc 1
堆栈跟踪
主要的堆栈跟踪命令有 bt、btp、btc 和 bta。
bt 命令设法提供有关当前线程的堆栈的信息。它可以有选择地将堆栈帧地址作为参数。如果没有提供地址，那么它采用当前寄存器来回溯堆栈。否则，它假定所提供的地址是有效的堆栈帧起始地址并设法进行回溯。如果内核编译期间设置了 CONFIG_FRAME_POINTER 选项，那么就用帧指针寄存器来维护堆栈，从而就可以正确地执行堆栈回溯。如果没有设置 CONFIG_FRAME_POINTER，那么 bt 命令可能会产生错误的结果。
btp 命令将进程标识作为参数，并对这个特定进程进行堆栈回溯。
btc 命令对每个活动 CPU 上正在运行的进程执行堆栈回溯。它从第一个活动 CPU 开始执行 bt，然后切换到下一个活动 CPU，以此类推。
bta 命令对处于某种特定状态的所有进程执行回溯。若不带任何参数，它就对所有进程执行回溯。可以有选择地将各种参数传递给该命令。将根据参数处理处于特定状态的进程。选项以及相应的状态如下：
D：不可中断状态
