rt smart應(yīng)用程序調(diào)試記錄

本文是在qemu-virt64-aarch64下運(yùn)行smart-fetch的調(diào)試記錄

準(zhǔn)備

編譯

按照userapps的readme進(jìn)行編譯，編譯前鍵入如下命令，即可編譯出帶調(diào)試信息的userapps

xmake f --mode=debug

gdb配置

在調(diào)試過(guò)程中需要進(jìn)入內(nèi)核，所以需要同時(shí)加載內(nèi)核和應(yīng)用程序的elf符號(hào)表。設(shè)置.gdbinit文件如下：

target remote localhost:1234
file ../../../rt-thread/bsp/qemu-virt64-aarch64/rtthread.elf
add-symbol-file ../../apps/build/rootfs/bin/smart-fetch

首先使用readelf工具查看smart-fetch程序，發(fā)現(xiàn)其entry point是0x200000的_start,于是在gdb中打斷點(diǎn)b *0x200000(或b _start)，在輸入smart-fetch后成功暫停

libc庫(kù)查看
本工程采用musl libc，可以自行下載查看源碼

調(diào)試記錄
以下按函數(shù)執(zhí)行的順序來(lái)進(jìn)行記錄

_start
該函數(shù)將當(dāng)前用戶態(tài)棧指針設(shè)置為0xffff80000000，為用戶空間較高的地址，之后跳到_start_c

_start_c

所傳入的參數(shù)*p地址為smart預(yù)先設(shè)置的0xfffffffff000。這里存放了應(yīng)用程序初始化所需的參數(shù)，由操作系統(tǒng)設(shè)置，最后調(diào)用傳參為_(kāi)_libc_start_main(main, 1, "/bin/smart-fetch",_init,_fini, 0 )

__libc_start_main

首先獲得程序的環(huán)境變量(操作系統(tǒng)設(shè)置，含有操作系統(tǒng)名稱，執(zhí)行文件的信息等)
調(diào)用__init_libc(envp, "/bin/smart-fetch")
asm ( "" : "+r"(stage2) : : "memory" )表示保證在之后stage2采用更新后的值，避免使用緩存的值

__init_libc

該函數(shù)前面主要是通過(guò)envp來(lái)獲取一些程序信息如pagesize等，接下來(lái)執(zhí)行__init_tls和__init_ssp

__init_tls

該函數(shù)目的是初始化線程局部存儲(chǔ)(thread local storage)。它需要根據(jù)elf文件的類型為PT_TLS的段來(lái)對(duì)線程局部存儲(chǔ)進(jìn)行初始化。這里由于smart-fetch不是多線程程序，沒(méi)有PT_TLS類型的段，故該函數(shù)在這里沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的操作。

__init_ssp

該函數(shù)是初始化棧保護(hù)機(jī)制，但這里并未實(shí)現(xiàn)該機(jī)制。執(zhí)行dummy函數(shù)，不做任何操作

libc_start_main_stage2

首先執(zhí)行__libc_start_init進(jìn)行初始化
之后調(diào)用main函數(shù)獲取返回值
之后調(diào)用exit(main_ret)來(lái)進(jìn)行清理

__libc_start_init

調(diào)用事先注冊(cè)好的初始化函數(shù)列表__init_array_start。
本處調(diào)用了frame_dummy函數(shù)，該函數(shù)并不是musl庫(kù)里的函數(shù)，而是gcc編譯時(shí)插入的函數(shù)。該函數(shù)調(diào)用初始化函數(shù)(即定義了__attribute__((constructor))的函數(shù))，并調(diào)用register_tm_clones來(lái)注冊(cè)多線程下的克隆函數(shù)。因?yàn)檫@個(gè)程序無(wú)初始化函數(shù)和多線程的特性，所以該函數(shù)實(shí)際上并未執(zhí)行任何操作。

exit

__funcs_on_exit:無(wú)操作
__libc_exit_fini:該函數(shù)對(duì)應(yīng)于__libc_start_init,調(diào)用解構(gòu)函數(shù)，注銷多線程克隆函數(shù),在這里也沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的操作
_stdio_exit:關(guān)閉所有打開(kāi)文件及標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出、錯(cuò)誤文件
_Exit:調(diào)用SYS_exit_group系統(tǒng)調(diào)用，之后就是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源回收
缺頁(yè)異常處理
當(dāng)訪問(wèn)一個(gè)不存在頁(yè)時(shí)，aarch改變的寄存器

sp 0xffff80000000 -> 0xffff0000002b6520
pc 0x20008 -> 0xffff0000000c6400
cpsr 0 -> 0x3c5
elr_el1 0x200000 -> 0x200008
sp_el0 0 -> 0xffff80000000
ESR_EL1 0-> 0x92000045
FAR_EL1 0 -> 0xffff7fffffd0

aarch64自動(dòng)做的事(通過(guò)對(duì)比缺頁(yè)觸發(fā)前后寄存器值得出)：