基于Xen的Linux內(nèi)核源碼調(diào)試器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了更廣、更深層次的應(yīng)用。Linux系統(tǒng)由于開(kāi)源免費(fèi)等特性,越來(lái)越多的被用來(lái)做開(kāi)發(fā)平臺(tái)或?qū)W術(shù)研究?，F(xiàn)代Linux系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,在Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)過(guò)程中,內(nèi)核調(diào)試是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。調(diào)試的目的是解決內(nèi)核開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。由于系統(tǒng)內(nèi)核的特殊性,針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核的調(diào)試器比較少,而且無(wú)法方便地對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行源碼調(diào)試。在調(diào)查和分析比較了現(xiàn)有內(nèi)核調(diào)試工具的優(yōu)勢(shì)和不足,本文利用Xen虛擬化平臺(tái)的特性,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)

2、Linux下的內(nèi)核源碼調(diào)試器。
　　本文在分析了當(dāng)前各種調(diào)試方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于Xen的Linux系統(tǒng)內(nèi)核的源碼調(diào)試新方法XenDebugger。XenDeugger使用Xen虛擬機(jī)代替了當(dāng)前調(diào)試器中的目標(biāo)物理機(jī),串口通信則變成了Xen虛擬機(jī)和物理機(jī)間的通信。依賴虛擬化技術(shù),只用一臺(tái)物理機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)Linux內(nèi)核的調(diào)試。該調(diào)試器依據(jù)對(duì)Linux下的調(diào)試信息格式和Xen物理機(jī)和虛擬機(jī)間的通信而重新設(shè)計(jì)的一個(gè)調(diào)試工具,并

3、借鑒了當(dāng)前調(diào)試器的實(shí)現(xiàn)方法,完成調(diào)試器的設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)。
　　本文主要工作和創(chuàng)新包含以下幾個(gè)方面:
　　1.內(nèi)核透明調(diào)試。目前常用的內(nèi)核調(diào)試工具kdb和kgdb都需在內(nèi)核中安裝補(bǔ)丁包,在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)一起運(yùn)行。本文設(shè)計(jì)的調(diào)試器是運(yùn)行在虛擬機(jī)之外的,沒(méi)有改動(dòng)內(nèi)核,只借助虛擬機(jī)和物理機(jī)的通信接口監(jiān)控和調(diào)試內(nèi)核系統(tǒng)?？刂苾?nèi)核運(yùn)行是通過(guò)Xen控制虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的,沒(méi)有侵入改寫被調(diào)試系統(tǒng)內(nèi)核。
　　2.內(nèi)核信息解析。內(nèi)核系統(tǒng)比較復(fù)雜,編

4、譯出的調(diào)試信息項(xiàng)比較多。本文使用二分查找和廣度優(yōu)先搜索算法結(jié)合使用,快速解析調(diào)試信息。對(duì)行號(hào)信息和編譯單元等有序數(shù)組項(xiàng)使用二分查找算法,而對(duì)樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織的調(diào)試信息進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索,提高效率。
　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,使用XenDebugger調(diào)試內(nèi)核時(shí),調(diào)試器沒(méi)有出現(xiàn)大的時(shí)間延遲,解析調(diào)試信息的時(shí)間在20微秒以內(nèi),內(nèi)核系統(tǒng)部分模塊的性能下降10％到15%。XenDebugger的功能和實(shí)現(xiàn)方法已經(jīng)得到Xen社區(qū)的認(rèn)可,并被Xen社區(qū)