Linux内核调试实验：从start_kernel到模块加载

"内核调试与模块加载实验指南" 在计算机科学和操作系统开发领域，内核调试是一项关键技能，尤其对于理解和优化系统行为至关重要。本文主要介绍如何进行内核调试，并在QEMU环境下加载自定义模块。 实验一关注的是系统从`start_kernel`开始到启动用户空间第一个程序的过程。`start_kernel`是Linux内核启动过程的核心，它负责初始化内核的各个部分。在C语言阶段，`start_kernel`会执行一系列任务，包括设置0号进程的任务栈、初始化进程调度（如`sched_init`）、创建和初始化1号进程`kernel_init`。当`kernel_init`执行完`do_basic_setup`和`driver_init`后，系统进入了调度阶段，此时2号进程`kthreadd`被创建，它是所有内核线程的祖先。在所有必要内核线程创建完成后，0号进程变为idle进程，标志着系统进入运行状态。 实验二则涉及在QEMU虚拟环境中调试模块。首先，你需要将编译好的模块（例如`hello.ko`）添加到自定义的Busybox镜像`/lib`目录下。这通常通过挂载镜像文件到本地文件系统，然后复制模块，最后卸载来实现。一旦模块在镜像中，你可以启动QEMU并使用命令行工具`insmod`加载模块。启用KGDB（Kernel GNU Debugger）可以进行远程调试，通过设置`echo ttyS0 > /sys/kernel/debug/kgdboc`来开启串口调试功能。这样，你就可以在主机上使用GDB连接到QEMU中的目标内核，进行单步调试、设置断点等操作。 这些实验不仅涵盖了内核启动流程的基本知识，还涉及到模块管理和调试技术。理解这些内容对于深入学习操作系统原理、开发内核模块或进行系统级问题排查非常有帮助。通过实践，你可以更好地了解Linux内核的工作机制，并掌握实用的调试技巧。