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QtCreator 调试 Linux 内核详细步骤指南

backend 2025/5/16 15:05:47

1. 准备概览

角色	系统	作用
开发主机	Windows 10/11 + WSL2（Ubuntu 推荐）或原生 Linux	运行 Qt Creator；用本地 GDB 控制远端内核
目标机	x86‑64（或 ARM）Linux	运行欲调试的内核 / 模块；通过 KGDB 暴露调试接口

若开发主机直接使用 Linux，可跳过所有 WSL2 相关说明；步骤完全一致。

2. 主机与目标机环境配置

2.1 开发主机

安装 Qt Creator ≥ 10.0（仅选 Qt Creator 组件即可）。
安装最新版 GDB：
- Windows：建议用 MSYS2 (pacman -S gdb) 或 WSL2 内的 gdb-multiarch。
- Linux：。
保证 OpenSSH 客户端 可用：ssh -V 有输出即 OK。

2.2 目标机

sudo apt update
sudo apt install openssh-server gdbserver build-essential linux-tools-common
sudo systemctl enable --now ssh

2.3 核心 KGDB 选项

确认内核编译时启用：

CONFIG_KGDB=y
CONFIG_KGDB_SERIAL_CONSOLE=y   # 或者 KGDB_NET_CONSOLE
CONFIG_KGDB_KDB=y
CONFIG_DEBUG_INFO=y            # 未开启则没有符号，调试基本失效

发行版自带内核一般不开 KGDB_*，最保险做法是自己编译内核（下面第 3 节讲述）。若一定用发行版内核，请检查 /boot/config-*，缺项就只能重编。

3. 获取「有符号」的 vmlinux

存在三种途径：

场景	操作
Ubuntu / Debian 官方内核	安装 ddebs 仓库 & `linux-image-$(uname -r)-dbgsym`，`/usr/lib/debug/boot/vmlinux-$(uname -r)` 即目标文件
其他发行版	查找对应调试符号包（`debuginfo` / `kdump`）；路径同上
自编译	`make menuconfig` 打开上面四个选项 ➜ `make -j$(nproc)`，直接使用 `vmlinux`（位于源码顶层）

vmlinux 必须是 未压缩、带 DWARF 调试段 的 ELF，可用 file vmlinux 验证。

4. Qt Creator 调试环境搭建

4.1 启用插件

Help ▶ About Plugins
✔ BareMetal
✔ C++ Editor
✔ Debugger
✔ GenericProject
✔ RemoteLinux

4.2 添加目标设备

Tools ▶ 外部  ▶ 配置 ▶ Devices ▶ Add ▶ Generic Linux Device

Host name：目标机 IP
User / Auth：SSH 用户与密钥
Test Connection：应通过

4.3 配置本地 GDB

Qt Creator 默认会检测 gdb; 若跨架构（例如目标是 arm64），一定用 gdb-multiarch：

Tools ▶ Options ▶ Kits ▶ Debuggers ▶ Add
Name: GDB‑Kernel
Path: C:\msys64\usr\bin\gdb.exe  或  /usr/bin/gdb-multiarch
Engine: GDB

4.4 新建 Kit

Tools ▶ Options ▶ Kits ▶ Add
Name: Kernel‑Remote‑Debug
Device type: Generic Linux
Device: 上一步创建的设备
Sysroot: 留空
Debugger: GDB‑Kernel
Compiler / Qt version: 任意 (仅供代码补全)

5. 建立内核 / 驱动调试工程

File ▶ New ▶ Import Existing Project
导入 内核源码目录 或单独驱动目录。
工程视图左上角选中 Kit Kernel‑Remote‑Debug。
若有 compile_commands.json (推荐用 bear make 生成)，在
Projects ▶ Code Model ▶ Compilation Database 指向该文件，可获得完美补全。

6. KGDB 会话的两种接入方式

6.1 串口

目标机：

# 假设调试串口为 ttyS0，115200
echo ttyS0,115200 | sudo tee /sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc
echo g | sudo tee /proc/sysrq-trigger    # 立即停在 KGDB 等待连接

开发主机：需要 USB‑TTL 转接线或实体 COM；Qt Creator 的 target remote 写 /dev/ttyS* 即可。

6.2 网络 (UDP)

内核 5.12+ 官方支持 KGDB over Ethernet，配置更简单：

echo udp://<dev_pc_ip>:5555 | sudo tee /sys/module/kgdboc/parameters/kgdboc
echo g | sudo tee /proc/sysrq-trigger

开发主机的 target remote 设置为 udp:<target_ip>:5555。
若 Qt Creator ≤ 10 不认识 udp: 前缀，在 “Additional Startup Commands” 手动添加即可。

7. 调试流程示例（字符设备驱动）

假设驱动名 mydriver.ko，在目标机启动成功加载。

7.1 获取模块加载地址

addr=$(cat /sys/module/mydriver/sections/.text)
echo $addr          # 例如 0xffffffffc0200000

7.2 创建 “自定义可执行” 调试条目

Projects ▶ Run ▶ Add ▶ Custom Executable

≥ 9.0（含 Qt Creator 10、11）左边栏 Projects → 选 Kit → Build & Run → Run → 顶部 Add ➜ Add Executable… ➜ 选项列表里有 Custom Executable

字段	填写
Executable	/usr/lib/debug/boot/vmlinux-$(uname -r)
Arguments / Working Dir	为空
Debugger > Additional Startup Commands	见下

# 1. 延长超时
set remotetimeout 60
# 2. 连接 KGDB
target remote udp:<target_ip>:5555      # 串口则换 /dev/ttyUSB0
# 3. 加载内核符号
file /usr/lib/debug/boot/vmlinux-$(uname -r)
# 4. 加载模块符号
add-symbol-file /home/user/mydriver.ko 0xffffffffc0200000
# 5. 提示优化
set pagination off
set confirm off

7.3 开始调试

F5 连接成功后，先下断点：
- my_open, my_read …
在目标机执行：cat /dev/mydriver
Qt Creator 命中断点，可用：
- F10/F11 单步
- “Locals & Expressions” 观察结构体
- “Debugger Console” 输入 p *(struct file *)filp 等自定义命令

8. 常见问题与排查

症状	解决
`vmlinux` 无法加载符号	①确认 `CONFIG_DEBUG_INFO=y`；②确保拿到未 strip 版本；③`file vmlinux` 显示 `not stripped`
Qt Creator 卡死 / 无响应	在 Debugger Console 输入 `set remotetimeout 120`；必要时 Ctrl +C 两次中断，重新连接
断点不起作用	宿主机/目标机 gcc 版本不匹配可能导致行号漂移；可在汇编视图 (`Window ▶ Views ▶ Disassembler`) 手动下断
找不到源码	`directory /path/to/linux-source` 或 `set substitute-path /build/linux /home/...`