如何在 QEMU 用户模式下 GDB 逐步调试动态链接的可执行文件？答案

【问题标题】：How to GDB step debug a dynamically linked executable in QEMU user mode?如何在 QEMU 用户模式下 GDB 逐步调试动态链接的可执行文件？
【发布时间】：2018-12-20 23:41:03
【问题描述】：

例如对于 ARM，如果我静态编译，一切正常：

sudo apt-get install gdb-multiarch gcc-arm-linux-gnueabihf qemu-user
printf '
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    puts("hello world");
    return EXIT_SUCCESS;
}
' >  hello_world.c
arm-linux-gnueabihf-gcc -ggdb3 -static -o hello_world hello_world.c
qemu-arm -L /usr/arm-linux-gnueabihf -g 1234 ./hello_world

在另一个终端上：

gdb-multiarch -q --nh \
  -ex 'set architecture arm' \
  -ex 'set sysroot /usr/arm-linux-gnueabihf' \
  -ex 'file hello_world' \
  -ex 'target remote localhost:1234' \
  -ex 'break main' \
  -ex continue \
;

这让我留在main，我可以像往常一样查看源代码和单步调试。

但是，如果我删除 -static 并保持其他所有内容不变，我的断点将永远不会被命中，程序会一直运行到完成：

The target architecture is assumed to be arm
Reading symbols from hello_world...done.
Remote debugging using localhost:1234
Reading symbols from /usr/arm-linux-gnueabihf/lib/ld-linux-armhf.so.3...(no debugging symbols found)...done.
0xff7b3b80 in ?? () from /usr/arm-linux-gnueabihf/lib/ld-linux-armhf.so.3
Breakpoint 1 at 0x50c: file hello_world.c, line 5.
Continuing.
[Inferior 1 (Remote target) exited normally]

可执行文件本身确实可以正常工作：

qemu-arm -L /usr/arm-linux-gnueabihf ./hello_world

打印：

hello world

我见过：How to single step ARM assembler in GDB on Qemu?，但它并没有具体涵盖动态链接可执行文件的情况。

在 Ubuntu 18.04、gdb-multiarch 8.1-0ubuntu3、gcc-arm-linux-gnueabihf 4:7.3.0-3ubuntu2、qemu-user 1:2.11+dfsg-1ubuntu7.3 上测试。

编辑：工作原始 crosstool-ng 设置

作为健全性检查，我尝试使用 crosstool-ng 获得一个干净的工具链，并且它有效：

git clone https://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng
cd crosstool-ng
git checkout d5900debd397b8909d9cafeb9a1093fb7a5dc6e6
export CT_PREFIX="$(pwd)/.build/ct_prefix"
./bootstrap
./configure --enable-local
./ct-ng arm-cortex_a15-linux-gnueabihf
# Has to be older than host kernel, which is 4.15.
printf "
CT_LINUX_V_4_14=y
CT_LINUX_VERSION=\"4.14.0\"
" >> .config
./ct-ng oldconfig
env -u LD_LIBRARY_PATH time ./ct-ng build -j`nproc`
cd ..
crosstool-ng/.build/ct_prefix/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/bin/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf-gcc -ggdb3 -o hello_world hello_world.c -ggdb3 -static -o hello_world hello_world.c
qemu-arm -L crosstool-ng/.build/ct_prefix/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/sysroot -g 1234 ./hello_world

在另一个外壳上：

./.build/ct_prefix/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/bin/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf-gdb \
  -q --nh \
  -ex 'set architecture arm' \
  -ex 'set sysroot crosstool-ng/.build/ct_prefix/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/arm-cortex_a15-linux-gnueabihf/sysroot' \
  -ex 'file hello_world' \
  -ex 'target remote localhost:1234' \
  -ex 'break main' \
  -ex continue \
;

它也适用于gdb-multiarch提供的发行版。

【问题讨论】：

标签： gdb qemu

【解决方案1】：

失败是由于-pie -fpie，并且有一个错误报告在：https://bugs.launchpad.net/qemu/+bug/1528239

显式设置 -no-pie -fno-pie 使其在 crosstool-ng 和 Ubuntu 主机上都可以工作。

不同之处在于 Ubuntu 的 GCC 默认使用 -fpie，而我的 crosstool-ng 版本没有。

这可以通过以下方式检查：

gcc -v

主机 GCC 包含的内容：

--enable-default-pie

但不在 crosstool-ng 构建中。

我是如何发现这一点的：前几天我在玩-fpie，我注意到.text 地址在这种情况下非常小：What is the -fPIE option for position-independent executables in gcc and ld?

然后用打包的工具链看到break地址很小，就做了链接。

【讨论】：