GDB 用法

QEMU 通过 GDB 远程连接接口 gdbstub 支持调试客户机，类似真实硬件的 JTAG。可以启停虚拟机、检查寄存器和内存、设置断点和观察点。

启动时添加 -s 和 -S：前者监听 TCP 1234，后者等待 GDB 指令才开始运行。要指定其他端口或传输方式，使用 -gdb dev 替代 -s，见使用 Unix 套接字。

qemu-system-x86_64 -s -S -kernel bzImage -drive file=rootdisk.img,format=raw -append "root=/dev/sda"

QEMU 启动后静默等待连接。

对 vmlinux 启动 GDB:

> gdb vmlinux

连接 QEMU:

(gdb) target remote localhost:1234

随后正常使用，例如输入 c 启动内核:

(gdb) c

系统代码调试技巧：

info reg 显示全部 CPU 寄存器。
x/10i $eip 显示 PC 处的代码。
set architecture i8086 用于显示 16 位代码，再以 x/10i $cs*16+$eip 查看 PC 位置。

断点与观察点支持

GDB 始终可以尝试向可写内存插入断点，但其他功能取决于加速器。TCG 系统模拟声明支持无限硬件断点和观察点；其他加速器取决于是否实现，见 AccelGdbConfig。

TCG 用户模式无法跟踪全部内存访问，因此不支持观察点。

代码重定位

现代内核的 ASLR 等功能可能重定位代码，造成调试混淆。需要更新 GDB 对内存位置的认识，或更简单地在启动时禁用 ASLR。

在系统模拟中调试用户空间

技术上可以调试系统镜像中的用户程序，但内核抢占和用户/内核模式切换会使跟踪困难。除非专门调查两者交互，否则更适合在客户机内运行 GDB，或通过端口暴露 gdbserver。

调试多核机器

GDB 使用两层结构表示并行执行：多个 inferior，每个包含多个线程。QEMU 将每个 CPU 集群暴露为一个 inferior，集群内各 CPU 为线程。多数机器 CPU 相同，只有一个集群；异构机器可能多个。例如 sifive_u 的第一集群只有一个 E51，第二集群有四个 U54，分别映射到第一个 inferior 的唯一线程和第二个的四线程。

连接时自动关联第一个 inferior，可用 info thread 查看该集群 CPU，并用普通线程命令切换。

多集群需要显式连接其他 inferior。首先使用 extended-remote，而非 remote:

(gdb) target extended-remote localhost:1234

连接后只有第一集群，需为其他集群创建并附加 inferior:

(gdb) add-inferior
Added inferior 2
(gdb) inferior 2
[Switching to inferior 2 [<null>] (<noexec>)]
(gdb) attach 2
Attaching to process 2
warning: No executable has been specified and target does not support
determining executable automatically.  Try using the "file" command.
0x00000000 in ?? ()

完成后，info threads 显示全部已附加集群:

(gdb) info threads
  Id   Target Id         Frame
  1.1  Thread 1.1 (cortex-m33-arm-cpu cpu [running]) 0x00000000 in ?? ()
* 2.1  Thread 2.2 (cortex-m33-arm-cpu cpu [halted ]) 0x00000000 in ?? ()

通常还应启用 schedule-multiple，使 continue 恢复所有 CPU，而不只是当前集群:

(gdb) set schedule-multiple on

使用 Unix 套接字

操作系统支持时，可用 Unix 套接字替代 TCP。适合并行测试或无法预知空闲端口的自动化测试。

先创建 chardev，再让 gdbserver 使用它：

qemu-system-x86_64 -chardev socket,path=/tmp/gdb-socket,server=on,wait=off,id=gdb0 -gdb chardev:gdb0 -S ...

照常启动 GDB，但通过套接字路径连接:

(gdb) target remote /tmp/gdb-socket

需要 GDB 9.0 或更新版本。

高级调试选项

修改单步行为

默认单步禁用 IRQ 和定时器服务，因为 GDB 预期越过当前指令。若启用中断，单步可能跳到中断或异常向量，而不是执行当前指令，导致在真正执行之前多次命中同一断点。少数场景需要单步进入中断，因此提供三个查询和设置命令：

maintenance packet qqemu.sstepbits

显示控制单步的掩码位，例如：

(gdb) maintenance packet qqemu.sstepbits
sending: "qqemu.sstepbits"
received: "ENABLE=1,NOIRQ=2,NOTIMER=4"

maintenance packet qqemu.sstep

显示当前掩码，例如：

(gdb) maintenance packet qqemu.sstep
sending: "qqemu.sstep"
received: "0x7"

maintenance packet Qqemu.sstep=HEX_VALUE

修改掩码。若要启用 IRQ 但不启用定时器：

(gdb) maintenance packet Qqemu.sstep=0x5
sending: "qemu.sstep=0x5"
received: "OK"

检查物理内存

gdbstub 还支持切换 GDB 使用的内存视图。默认显示当前进程内存，遵循虚拟地址转换。

需要检查或修改物理内存时，可以切换到物理模式。

查询和设置命令如下：

maintenance packet qqemu.PhyMemMode: 返回 0 或 1，1 表示当前为物理内存模式。
maintenance packet Qqemu.PhyMemMode:1: 切换到物理内存模式。
maintenance packet Qqemu.PhyMemMode:0: 恢复普通内存模式。

安全注意事项

连接 GDB 套接字即可在客户机执行任意代码。TCG 不构成安全边界，因此也意味着可以在主机执行任意代码。调试 qemu-user 时，还能直接下载 QEMU 可读的任意主机文件。

该套接字没有认证、授权或加密保护。用户必须确保仅授权客户端能连接，例如采用权限正确的 Unix 套接字，或只在潜在攻击者无法访问的接口监听 TCP。