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gdb+gdbserver调试详解

2023-05-16

1、gdb+gdbserver总体介绍

远程调试环境由宿主机GDB和目标机调试stub共同构成，两者通过串口或TCP连接。使用 GDB标准串行协议协同工作，实现对目标机上的系统内核和上层应用的监控和调试功能。调试stub是嵌入式系统中的一段代码，作为宿主机GDB和目标机调试程序间的一个媒介而存在。

就目前而言，嵌入式Linux系统中，主要有三种远程调试方法，分别适用于不同场合的调试工作：

  • 普通项目用ROM Monitor调试目标机程序
  • 用KGDB调试系统内核
  • 用gdbserver调试用户空间程序

这三种调试方法的区别主要在于，目标机远程调试stub 的存在形式的不同，而其设计思路和实现方法则是大致相同的。我们最常用的是调试应用程序就是采用gdb+gdbserver的方式进行调试。

在很多情况下，用户需要对一个应用程序进行反复调试，特别是复杂的程序。采用GDB方法调试，由于嵌入式系统资源有限性，一般不能直接在目标系统上进行调试，通常采用gdb+gdbserver的方式进行调试。

2、gdb下载、配置、编译和安装

2.1 gdb源代码下载

嵌入式Linux的GDB调试环境由主机和开发板两部分组成，主机端使用arm-linux-gdb，开发板端使用gdbserver（在主机上针对特定硬件平台编译成功后下载到目标机上）。

因为应用程序是在开发板上运行，而gdb调试是在主机端，所以需要采用远程调试（remote）的方法。

一般Linux发行版中都有一个可以运行的GDB，但开发人员不能直接使用该发行版中的GDB来做远程调试，而是要获取GDB的源代码包，针对arm 平台作一个简单配置，重新编译得到相应GDB。

当然，如果芯片商提供的交叉编译套件中已经包含了arm-linux-gdb，我们就不用重新编译gdb了，直接用它即可。不管怎么说，gdbserver还是需要用目标板的toolchain重新编译一遍，因为芯片商提供的交叉开发套件通常不包括gdbserver。

GDB的源代码包可以从GNU官网中下载。

2.2 配置编译及安装

假设源代码已经下载到/opt目录，解压：

cd /opt
tar xzvf /tmp/gdb-6.8.tar.gz

2.2.1 arm-linux-gdb编译

cd /opt
mkdir arm-gdb/
cd gdb-6.8
./configure --target=arm-linux --prefix=/opt/arm-gdb
make
make install

上面命令中，–target配置gdb的目标平台，–prefixp指定了编译结果的存放位置，也就是安装目录。

编译完后可以在/opt/arm-gdb/bin目录下找到可执行的arm-linux-gdb。拷贝arm-linux-gdb 到/usr/bin目录：

cd /opt/arm-gdb/bin/
cp arm-linux-gdb /usr/bin/
cd
arm-linux-gdb -v	//	查看是不是自己编译版本的gdb，或者使用绝对路径

2.2.2 gdbserver编译

下面把 gdbserver 移植到ARM平台。要点是指定目标平台的交叉编译链（gcc和ar）。我们创建一个临时的编译目录，以避免弄脏原代码。

cd gdb-6.8/gdb/gdbserver
./configure  --host=arm-linux
make

上面命令中，–host=arm-linux表示运行在ARM目标平台上，不需要配置—prefix，因为gdbserver不在主机端安装运行。

  • 可能的错误：提示缺少头文件

image-20210825235819312

通过执行搜索命令：grep “PTRACE_GETSIGINFO” * -nR，发现未定义的宏位于头文件位于<linux/ptrace.h>中，于是将其添加到linux-arm-low.c文件的头文件声明语句中。
image-20210825235929148

没有错误的话就在当前目录下生成了gdbserver可执行文件.

注意此时要更改其属性，否则可能会出现无法访问的情况，chmod 777 gdbserver将其更改为任何人都可以读写执行；

使用arm-linux-strip命令处理一下gdbserver，将多余的符号信息删除，可让elf文件更精简，通常在应用程序的最后发布时使用；

然后把它烧写到flash的根文件系统分区的/usr/bin（在此目录下，系统可以自动找到应用程序，否则必须到gdbserver所在目录下运行之），或通过nfs mount的方式都可以，只要保证gdbserver能在开发板上运行就行。

编译好gdbserver后，把它拷贝到目标板上的 /usr/bin 目录下，运行后，如果能显示帮助信息，则交叉编译成功，如：

gdbserver
Usage:  gdbserver [OPTIONS] COMM PROG [ARGS ...]
        gdbserver [OPTIONS] --attach COMM PID
        gdbserver [OPTIONS] --multi COMM

COMM may either be a tty device (for serial debugging), or 
HOST:PORT to listen for a TCP connection.

Options:
  --debug               Enable general debugging output.
  --remote-debug        Enable remote protocol debugging output.
  --version             Display version information and exit.
  --wrapper WRAPPER --  Run WRAPPER to start new programs.
  --once                Exit after the first connection has closed.

如果提示其它错误信息，如二进制文件无法执行，则表示编译不成功。注意我们交叉编出来的gdbserver是无法在开发主机上运行的。

3、命令行远程调试

  • 在目标板上，运行 gdbserver 命令启动测试程序的调试，并指定目标板的IP和监听端口号，如：
gdbserver 192.168.1.120:1234 ./test_file(要调试的程序)
Process test_file created; pid = 625
Listening on port 1234

我们看到gdbserver已经正常启动了，正在等待客户端程序gdb的连接。

  • 在开发主机上运行 arm-linux-gdb，指定gdbserver的IP和端口，连接上去，如：
arm-linux-gdb ./test_file
...
(gdb) target remote 192.168.1.120:1234
Remote debugging using 192.168.1.120:1234
0x400b57f0 in ?? ()

显示“0x400b57f0 in ?? ()”表示已经连接到远端的gdbserver并且开始调试了，此时目标板终端会显示“Remote debugging from host 192.168.1.201”，再次确认远程调试连接成功。接下来的调试方法与普通本机的gdb使用相同。

4、本地调试

  • 基本原理：在开发板上运行待调试程序，待其发生错误产生core dump文件（需要设置允许产生dump文件）后，将dump文件复制到主机上，利用gdb程序对其进行调试。

  • 步骤：

    • 开发板上执行：

    • ulimite -c unlimited
./test_file						//应用出错，产生core dump文件
cp ./core dir(主机上的待调试文件test_file所在目录)

    • 主机上执行：

    • cd dir
arm-linux-gdb ./test_file ./core
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GDB

gdbserver

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