Kprobe在Linux kernel debug中的應用

原創

2020-02-22 12:12

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一直在做kernel開發方面的工作，也一直苦於kernel debug的困惑，到底如何進行kernel開發的debug的工作？今天經美國同事的推薦，我認爲kprobe是一個非常好的debug工具。其本質原理就是在你需要probe的地方放入斷點指令，然後在斷點處調用你的調試/測試程序，從而可以實現對kernel程序的調試/測試。

Kprobe只是提供了一種機制，使得用戶可以在系統運行時調試/測試內核程序。使用Kprobe需要做如下幾件事情：

1，需要找到測試點所對應的內存地址。這件工作可能是最麻煩的，如果測試點是函數，那麼可以通過/proc/kallsyms接口得到需要測試函數的內存地址，當然也可以通過kallsyms_lookup_name函數找到函數的內存地址。如果測試點是函數中間的某個位置，那麼需要通過通過反彙編找到這個內存地址，這一步可以通過objdump來完成。目前，我不知道是不是有現成的程序可以完成測試點內存地址的查找工作，我覺得完全可以開發一個perl腳本對ko文件解析，從而獲取測試點的內存地址。

2，寫一個kernel module，完成信息收集，測試等工作，所有的測試代碼需要在這個kernel module中完成。

下面是我今天的一個測試程序，用Kprobe測試一個內核函數所用的jiffies時間，基本上是一個Kprobe kernel module的基本框架，僅供參考：

/*
* kprobe_jiffies.c
*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/kallsyms.h>
/* global probe object */
struct kprobe probe;
/* jiffies record */
unsigned long jiffies_enter = 0;
unsigned long jiffies_exit = 0;
/*
* enter the probe pointer
*/
static int pre_probe(struct kprobe *probe, struct pt_regs *regs)
{
jiffiesjiffies_enter = jiffies;
return 0;
}
/*
* exit the probe pointer
*/
static void post_probe(struct kprobe *probe, struct pt_regs *regs, unsigned long flags)
{
unsigned long diff;
jiffiesjiffies_exit = jiffies;
diff = jiffies_exit - jiffies_enter;
printk("spending time: %lu, enter: %lu, exit: %lu\n",
diff, jiffies_enter, jiffies_exit);
}
static int __init kprobe_jiffies_init(void)
{
probe.pre_handler = pre_probe;
probe.post_handler = post_probe;
probe.addr = (kprobe_opcode_t *) kallsyms_lookup_name("probe_function");
if (probe.addr == NULL) {
printk("Cannot find out 'dd_xor_encode_sse' in system\n");
return 1;
}
register_kprobe(&probe);
printk("register probe jffies driver.\n");
return 0;
}
static void __exit kprobe_jiffies_exit(void)
{
unregister_kprobe(&probe);
printk("unregister probe jffies driver.\n");
return;
}
module_init(kprobe_jiffies_init);
module_exit(kprobe_jiffies_exit);
MODULE_AUTHOR("xxx");
MODULE_DESCRIPTION("kernel probe driver");
MODULE_LICENSE("GPL");