前言
前面我们在《gdb 和 watchpoint》 文章
里讨论了在gdb的watchpoint,这次我们来讨论下如何让kgdb也支持watchpoint特性。
KGDB 相当于一个gdb server,只是这个server是跑在内核里面。所以KGDB支持watchpoint实现和
gdb server的实现如出一辙,即通过GDB远程串行协议里的Stop-Reply-Packets来传达
watchpoint信息给gdb,让gdb知道那个watchpoint击中了。
其运行的大致流程为:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | A:using gdb to set a watchpoint B:send out a set watchpoint protocol packet to kgdb from gdb C:kgdb receive/parse the protocol packet D:kgdb set a watchpoint hardware breakpoint on kernel E:Once kernel hit a watchpoint breakpoint, kgdb will collect the watchpoint breakpoint info, fill them to a Stop-Reply-Packets with watchpoint format, and send out to gdb |
1: 设置watchpoint 断点 in kgdb
在gdb敲入watch命令后,会将发送一个设置watchpoint的数据包给kgdb,kgdb收该数据包后就执行设置断点动作.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | (gdb) watch xxx (假设我们要监视断点地址为 xxx) gdb发送数据包"Z2,xxx,4" 给kgdb kgdb 收到协议数据包后,调用gdb_cmd_break()(kernel/debug/gdbstub.c) 来解析设置断点协议数据 gdb_cmd_break() ------------------------------------------ parsing "Z2,xxx,4" --> 'Z' 设置断点 --> '2' 断点类型为write watchpoint --> 'xxx' 断点地址为 xxx --> '4' 断点长度为 4 ------------------------------------------ --> arch_kgdb_ops.set_hw_breakpoint(xxx, 4, BP_WRITE_WATCHPOINT) --> kgdb_set_hw_break(xxx, 4, BP_WRITE_WATCHPOINT) (arch/x86/kernel/kgdb.c) 这个函数完成了将断点信息加入到breakinfo[HBP_NUM]数组里和设置其enabled标志为1, 真正的断点使能是在kgdb退出,让系统正常运行时,调用kgdb_correct_hw_break()函数 来每个cpu上使能硬件断点. |
2: watchpoint触发捕获
watchpoint 断点隶属于硬件断点,所以我们先来谈谈硬件断点的触发的整个流程和细节。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | 硬件断点的触发后,会产生一个调试异常,因此会进入do_debug异常的 处理程序(arch/x86/kernel/traps.c). do_debug() { unsigned long dr6; get_debugreg(dr6, 6); //保持dr6寄存器值到dr6变量 /* DR6 may or may not be cleared by the CPU */ set_debugreg(0, 6); //手动清除dr6寄存器 //通过notify_die通知链告诉大家"debug"异常发生了,同时把dr6寄存器值作为参数传递出去。 notify_die(DIE_DEBUG, "debug", regs, PTR_ERR(&dr6), error_code, SIGTRAP) } |
如果kgdb处于早期调试模式(那时候Hardware Breakpoint Layer还没初始化),则是由kgdb自己处理
DIE_DEBUG的notify通知,如果是普通模式,即硬件断点管理都是从Hardware Breakpoint Layer获取的,
则是由Hardware Breakpoint Layer处理,然后通过回调函数kgdb_hw_overflow_handler()进入kgdb.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | Hardware Breakpoint Layer处理流程: static struct notifier_block hw_breakpoint_exceptions_nb = { .notifier_call = hw_breakpoint_exceptions_notify, /* we need to be notified first */ .priority = 0x7fffffff }; register_die_notifier(&hw_breakpoint_exceptions_nb); 触发硬件断点: do_debug() -- notify_die(DIE_DEBUG)-> arch/x86/kernel/hw_breakpoint.c hw_breakpoint_exceptions_notify() -> hw_breakpoint_handler() { for (i = 0; i < HBP_NUM; ++i) { if (likely(!(dr6 & (DR_TRAP0 << i)))) continue; perf_bp_event(bp, args->regs); --> perf_swevent_overflow(event)-> event->overflow_handler(event, nmi, data, regs);--> kgdb_hw_overflow_handler(). 这里最终跑到kgdb的代码里了. }/* end of for()*/ } |
3: watchpoint 断点信息获取
kgdb只需要知道是哪个watchpoint断点被踩中了,并把它的地址传递给gdb就可以了。
如果kgdb处于早期调试模式,则可以挨个判断dr6寄存器值的bit位来看哪个watchpoint击中了。
但是普通模式的Hardware Breakpoint Layer回调函数并没有传递dr6值给我们,不过还好,它传
递struct perf_event的event对象给我们,通过这个对象,我们可以得到发生硬断点的地址,然后
根据地址和kgdb里保存的硬断点数组对比,相同的,则是踩中的断点..
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | static void kgdb_hw_overflow_handler(struct perf_event *event, int nmi, struct perf_sample_data *data, struct pt_regs *regs) { for (i = 0; i < HBP_NUM; i++) { if (!breakinfo[i].enabled) continue; if (breakinfo[i].addr == event->attr.bp_addr) //查找和判断踩中断点信息 break; } } |
在得到是哪个breakinfo[i]被触发后,在查看下breakinfo[i].type,如果是
X86_BREAKPOINT_WRITE/X86_BREAKPOINT_RW 就可以认定是watchpoint断点了,
而断点地址则保存在breakinfo[i].addr.
4: 填充Stop-Reply-Packets来通知gdb踩中watchpoint断点了
根据watchpoint断点的类型,返回给gdb的Stop-Reply-Packets可以有如下格式:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | type = breakinfo[i].type; addr = breakinfo[i].addr; switch (type) { case KST_READ_WATCHPOINT: ptr += strlen(strcpy(ptr, "rwatch:")); break; case KST_ACCESS_WATCHPOINT: ptr += strlen(strcpy(ptr, "awatch:")); break; case KST_WRITE_WATCHPOINT: ptr += strlen(strcpy(ptr, "watch:")); break; } ptr += kgdb_long2hex(addr, ptr); *ptr++ = ';'; |
具体packgets包格式,可以阅读 Stop-Reply-Packets
5: test watchpoint support on x86
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | After gdb connect successly to kgdb, setting a watchpoint at softlockup_thresh address. (gdb) watch softlockup_thresh Then change the watchdog_thresh value to 24 on target: # echo "24" > /proc/sys/kernel/watchdog_thresh Then the gdb will stop and show: ---------------------------------------------------------- Old value = 60 New value = 24 0xffffffff810481f2 in do_proc_dointvec_minmax_conv (negp=0xffff88066cbb9e17, lvalp=0xffffffff8190e718, valp=0xffffffff8190e718, write=<value optimized out>, data=0xffff88066cbb9e68) at kernel/sysctl.c:2408 2408 *valp = val; (gdb) ---------------------------------------------------------- Change the watchdog_thresh value to 24 on target again: # echo "24" > /proc/sys/kernel/watchdog_thresh As the previous watchdog_thresh value is 24, thus gdb will not stop.. |
6: 扩展阅读
更多有关kgdb和Hardware Breakpoint Layer的内容,可阅读:《抓虫日记之 kgdb 和 删除硬断点 》
更多有关x86硬件调试寄存器信息,可阅读:《x86 调试寄存器》
填充Stop-Reply-Packets来通知gdb踩中watchpoint断点了
找了下没找到x86这个断电触发后rsp返回的地方,这个放在哪里比价合适?
另外早期调试模式是什么意思?什么情况下是这个模式?
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@巫婆
内核模块都有一个初始化顺序,如果“Hardware Breakpoint Layer”模块还没初始化话,kgdb就自己处理硬件中断,如果初始化了,则通过那个模块的回调函数来处理。。
你搜索下 “kgdb_long2hex” 这个代码,然后在哪个附近看,应该能看到和GDB通信的地方。
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