GDB 使用入门与进阶：用户态与内核态调试

GNU Debugger（GDB）是 Linux 下最常用的调试器。它既能调试 用户态程序，也能通过特殊接口调试 内核态代码。本文将分为两个部分：

用户态调试 —— 以一个完整的 main.c 示例演示所有常用命令

内核态调试 —— 介绍 KGDB、QEMU gdbstub、crash/kdump 等方式

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一、用户态调试

1. 示例源码

我们先准备一个带多线程、递归、循环、崩溃点的 C 程序，用于覆盖各种 GDB 用例。

main.c：

编译：

gcc -g -O0 -pthread main.c -o main

• -g：生成调试符号表（必须有，否则只能看汇编）

• -O0：关闭优化，避免变量被优化掉

• -pthread：启用线程库

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2. 启动 GDB 的几种方式

启动方式	用途
gdb ./main	调试程序
gdb ./main core	调试 core dump
gdb ./main PID	调试指定进程
gdb -p PID	直接附加进程
gdb --args ./main arg1 arg2	带参数调试
gdb -q ./main	安静模式（无 banner）

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3. 常用调试命令

（1）运行与参数

run arg1 arg2 # 运行程序并传递参数

start # 停在 main 函数第一行

quit # 退出

（2）断点与条件

break main # 在 main 函数入口设置断点

break main.c:25 # 在第 25 行设置断点

break factorial if n==3 # 条件断点

info breakpoints # 查看断点

delete 1 # 删除编号为 1 的断点

（3）单步与继续

next # 单步执行（跳过函数）

step # 单步进入函数

finish # 运行到当前函数返回

continue # 继续运行

（4）变量与内存

print n # 打印变量

set var n=100 # 修改变量

display global_var # 每次停下自动显示

watch global_var # 观察点，变量变化时停下

x/16xw &global_var # 查看内存

（5）栈与函数

backtrace # 查看调用栈 frame 2 # 切换到栈帧 2 info locals # 查看局部变量

（6）多线程

info threads # 显示所有线程 thread 2 # 切换到线程 2 break thread_func # 给线程函数打断点

（7）进程调试

ps -aux | grep systemd gdb -p <pid>

在 gdb 内可用 detach 退出调试。

（8）core dump 调试

生成 core 文件：

ulimit -c unlimited ./main crash

调试：

gdb ./main core

常用命令：

bt info locals list

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二、内核态调试

用户态程序可以直接用 gdb 调试，但内核态需要特殊支持。主要有三种方式：

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1. KGDB + 串口调试

KGDB 是 Linux 内核内置的 gdb 调试接口。

• 编译内核时启用：

• CONFIG_KGDB=y CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE=y CONFIG_KDB=y

• 内核启动参数：

• kgdboc=ttyS0,115200 kgdbwait

• 表示使用串口 ttyS0 连接 gdb，并在启动时等待。

• 主机端 gdb 连接：

• gdb vmlinux (gdb) target remote /dev/ttyS0

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2. QEMU + GDB Stub

虚拟机调试更常用 gdbstub。

启动 QEMU：

qemu-system-x86_64 -kernel bzImage -append "console=ttyS0" \ -nographic -S -s

参数说明：

• -S：启动时暂停 CPU

• -s：等价于 -gdb tcp::1234

连接 gdb：

gdb vmlinux (gdb) target remote :1234

示例：

break start_kernel continue

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3. crash/kdump 事后分析

当内核崩溃（oops/panic）时，可以用 kdump 保存转储，然后用 crash 工具分析。

安装工具：

sudo apt install kexec-tools crash

1. 配置 kdump，崩溃后生成 vmcore 文件。

2. 使用 crash 调试：

crash vmlinux vmcore

常用命令：

bt # 栈回溯 ps # 进程信息 files # 打开文件表 kmem # 内存信息

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三、总结

• 用户态调试：main.c 示例涵盖了断点、条件断点、观察点、栈回溯、多线程、core dump 等典型用法。

• 内核态调试：需要额外机制（KGDB 串口、QEMU gdbstub、crash/kdump）。

• 符号表 + 源文件 是调试的关键，用户态依赖 -g 编译，内核态依赖 vmlinux。