- Энциклопедия Windows
- Отладка программного ядра Windows
- Отладка, debug, ядра ОС Windows
- Отладчик Windows (WinDbg) Windows Debugger (WinDbg)
- MinnowBoard Max (МИКРОТЕСТОВ) MinnowBoard Max (MBM)
- Настройка сетевого подключения Setup network connection
- Raspberry Pi 2 или 3 (RPi2 или RPi3) Raspberry Pi 2 or 3 (RPi2 or RPi3)
- Настройка последовательного подключения Setup serial connection
- Драгонбоард (DB) DragonBoard (DB)
- Настройка USB-подключения Setup USB connection
- Настройка последовательного подключения Setup serial connection
Энциклопедия Windows
Все об использовании и настройке Windows
- Windata
- »
- Windows XP
- »
- FAQ [XP]
- » Отладка программного ядра Windows
Отладка программного ядра Windows
Для проведения отладки ядра необходимо подключиться к компьютеру с помощью нуль-модемного кабеля или модемного соединения. Компьютер, выполняющий отладку, будет называться “Host”, а название “Target” получит проблемный компьютер.
Оба компьютера должны работать под управлением одной и той же версии Windows, а символьные файлы для компьютера Target должны быть установлены на компьютере Host. Символьные файлы предоставляются на установочном компакт-диске Windows в каталоге Support\Debug.
Для включения отладки необходимо внести изменения в файл BOOT.INI на компьютере Target.
1. Поменяйте атрибуты файла BOOT.INI:
attrib c:\boot.ini – r – s
2. Отредактируйте этот файл и в строку запуска Windows добавьте параметр /debug (для того, чтобы сообщить системе о необходимости загрузки в оперативную память отладчика ядра при загрузке Windows). Дополнительными параметрами являются /Debugport, сообщающий системе, какой порт COM необходимо использовать (по умолчанию COM2) и /Baudrate — для указания скорости передачи данных (по умолчанию указана скорость 19200 бод, но лучше использовать 9600). Например:
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(0)\WINDOWS=»Windows NT» /debug /debugport=com2 /baudrate=9600
3. Сохраните файл.
4. Установите предыдущие атрибуты файла BOOT.INI:
attrib c:\boot.ini +r +s
В данном примере компьютер Target разрешил соединение через порт COM2 со скоростью 9600 бит/с.
Компьютер Host должен быть настроен с использованием параметров, необходимых для проведения отладки. Кроме того, должны быть установлены символьные файлы. Для их установки перейдите в каталог \support\debug на установочном компакт-диске и введите следующую команду:
expndsym f: d:\symbols
Установка может занять некоторое время. Помните, что если на компьютер Target были установлены пакеты обновлений, символьные файлы этих пакетов также следует установить на компьютер Host. Символьные файлы для пакетов обновлений можно загрузить с сайтега компании Microsoft.
Следующей стадией является настройка переменных окружения, необходимых для отладки, например, переменных, указывающих расположение символьных файлов и т.д. Далее представлено описание этих переменных.
Описание системных переменных
Порт COM, который должен использоваться для отладки (например, COM2)
Скорость соединения (например, 9600 бит/с). Убедитесь в том, что указанная скорость соответствует скорости, настроенной на целевом компьютере
Расположение символьных файлов (каталог, в который они были распакованы с помощью утилиты expndsym)
Имя файла, который будет использоваться для протоколирования сеансов отладки (необязательная переменная)
Определение этих переменных можно разместить в командном файле для того, чтобы избежать ввода соответствующих команд при каждой загрузке:
Отладка, debug, ядра ОС Windows
Некоторые устройства, которые мы разрабатываем, требуют написания драйвера устройства для ОС Windows или Linux. Написание драйвера устройства – это не совсем формат нашего сайта, но возможно эта статья будет кому-то полезна. Речь пойдет даже не о написании драйвера, а об отладке драйвера в ОС Windows. Я вот уже две недели как погрузился в отладку драйвера одного устройства.. Не очень простое дело..
Итак, предположим, нам захотелось заглянуть внутрь ядра Windows, посмотреть, как оно работает. Ну или допустим мы написали драйвер нашего устройства, а он не работает или работает неправильно. Нужно посмотреть отладчиком ядра, что происходит.
Прежде всего нужно подготовить «среду» для отладки.
Понадобится 2 компьютера с ОС Windows: первый компьютер – это тот который будет подвержен отладке, второй компьютер – это тот, с помощью которого будет вестись отладка. В терминологии Microsoft первый компьютер называется Target, а второй – это Host.
Эти два компьютера нужно соединить между собой для передачи отладочной информации. Есть несколько способов:
- использовать специальный майкрософтовский отладочный USB кабель. Не думаю, что вы его легко найдете.
- использовать кабель FireWire. Это уже проще. Некоторые компьютеры имеют такой разъем, ну или можно найти PCI плату с разъемом FireWire. У меня сейчас в ПК есть такой разъем на материнской плате, а вот в ноутбуке – нет. Так что этот способ так же отпадает.
- самый простой способ – последовательный порт. Не очень хорошо в смысле скорости передачи, зато просто организовать.
Вот мое рабочее место для отладки:
Слева – Target, инспектируемый компьютер.
Справа – Host, ноутбук отладчика.
В ноутбук подключен кабель USB и программатор MBFTDI. В этом случае мы его будем использовать просто как переходник USB2COM. То есть для ноутбука это как последовательный порт. Правда есть ньюанс – выходные уровни программатора MBFTDI не соответствуют стандартным в последовательном порту. Поэтому я еще подключил преобразователь уровней, на микросхеме MAX232 (нашел его среди старых железок, у нас для них целый ящик в офисе).
Теперь нужно настроить Target. У меня здесь Windows 7 64х битная.
Запускаем окно командной строки CMD от имени администратора и в нем выполняем команды:
>bcdedit /debug on
>bcdedit /dbgsettings serial debugport:n baudrate:rate
У меня debugport:COM1 и baudrate:115200
Это в общем и есть вся настройка инспектируемого компьютера.
Теперь на нем нужно просто выполнить перезагрузку.
Далее настроим хост – у меня это ноутбук.
Здесь нужно установить программу отладчика WinDbg.
Программа отладчика есть в составе Windows Driver Kit (WDK) или в составе Microsoft Software Developer Kit. Все это можно взять с сайта Microsoft https://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/hh852365 вполне легально и бесплатно.
У меня на ноутбуке так же Windows 7 x64. Я установил WDK и там в составе есть нужный мне отладчик.
Запускаю WindDbg. Выбираем пункт меню File -> Kernel Debug и появляется окошко:
Выбираю скорость передачи 115200 и имя последовательного порта. В принципе все готово.
На ноутбуке Host в программе WinDbg есть командная консоль, достапная через меню View -> Command . Появляется командная строка отладчика.
Любая высокая технология для наблюдателя со стороны мало отличима от магии..
На хосте в программе WinDbg нажимаю Ctrl+Break и компьютер Target останавливается! То есть полностью стоят все процессы и потоки Windows. Можно попить чайку.
В консоли отладчика можно выполнять различные команды. Команд много, у них много параметров, конечно я не смогу их все описать. В конце концов для этого есть вполне вменяемая инструкция-help самой программы WinDbg.
Самые простые команды:
>u – показать дизассемблированный код в месте, где произошла остановка процессора. Ну или “u ” – посмотреть код по адресу.
>d – показать дамп памяти по адресу или по регистру.
>r — показать содержимое регистра процессора.
>t – выполнить одну инструкцию процессора.
>p – выполнить инструкцию процессора или целую процедуру, если инструкция call.
Более того, в отладчике конечно можно установить точки останова различного типа.
Самый простой пример:
>bp — остановка ядра, когда процессор достигнет указанного адреса.
Еще можно установить точку останова по записи или чтению заданной ячейки памяти или порта ввода вывода.
Отмена всех точек останова – команда « bc * »
Тут нужно еще сказать про символическую информацию.
Конечно, рассматривать голый ассемблерный код удовольствие не очень приятное. Нужно подключить еще отладочную информацию.
Например, мы написали драйвер для ОС Windows. Скомпилировали его debug версию. Вместе с файлом драйвера mydrv.sys компилятор генерирует еще файл с соответствующей символьной информацией mydrv.pdb .
Зайдем в меню отладчика File -> Symbol File Path.. и в диалоговом окне добавим путь к нашему файлу PDB.
Теперь, когда драйвер загружен в память ядра ОС Windows уже проще производить отладку с символьной информацией. Нам теперь не нужно знать абсолютные адреса в нашем драйвере. Установить точку останова можно по имени функции:
>bp mydrv!DriverEntry – остановить ядро, когда произойдет вызов функции DriverEntry нашего драйвера mydrv .
Кроме этого, очень полезно подключить к отладчику еще и символьную информацию самого ядра Windows. Конечно, версий виндовсов много, есть разные сборки и где найти символьную информацию именно соответствующую вашей Target ОС Windows?
Проще всего, в командной строке отладчика выполнить команду
При этом, нужные файлы отладки (именно нужной версии) будут выкачаны через интернет к вам на диск в папку c:\localsymbols прямо с сервера Microsoft.
Теперь, можно уже более осмысленно дебажить и само ядро.
Хотите посмотреть, как выглядит, например, функция USBPORTSVC_CompleteIsoTransfer драйвера usbport.sys ? Нет проблем:
Можно поставить точку останова и далее по шагам исполнить все инструкции. Символьная информация помогает понять если не детали, то хотя бы общий смысл исполняемого кода чужого драйвера.
Например, очень многие системные структуры данных в ядре Windows снабжаются «сигнатурой» — специальной строкой, обычно из 4 символов. Таким образом, функции ядра имеют возможность легко проверить переданные им указатели на структуры являются верными или нет. Вот в коде на картике выше есть вызов функции USBPORT_AssertSig . Уже по названию функции становится примерно понятно, что она делает – проверяет указатель, действительно ли он указывает на структуру с нужной сигнатурой.
Вот еще что. При вызовах функций ядра Windows обычно первые четыре параметра функций передаются в регистрах RCX , RDX , R8 и R9 . Похоже остальные параметры, если их больше четырех, передаются функциям в стеке.
Отладка собственного драйвера может быть еще проще, так как имеются исходные тексты самого драйвера. Укажите к ним путь в диалоговом окне отладчика Source Search Path и можно будет выполнять по шагам не отдельные команды процессора, а целые строки программы C/C++. Так же становятся доступны для просмотра локальные переменные функций и прочая отладочная информация.
Вообще отладчик WinDbg дает широкие возможности для отладки своих драйверов, а так же возможность для изучения вообще ядра ОС Windows.
Отладчик Windows (WinDbg) Windows Debugger (WinDbg)
Отладка устройства Windows 10 IoT базовая с помощью мощного отладчика Windows, WinDbg. Debug your Windows 10 IoT Core device using the powerful Windows debugger, WinDbg.
В следующих разделах описывается, как успешно подключиться с WinDbg к устройству Windows 10 IoT базовая для отладки. The following sections describe how to successfully connect with WinDbg to a Windows 10 IoT Core device for debugging purposes. Сюда входит описание необходимых параметров программного обеспечения на устройстве, а также физические подключения оборудования. This includes a description of the necessary software settings on the device as well as the physical hardware connections.
WinDbg — очень мощный отладчик, с которым знакомы большинство разработчиков Windows. WinDbg is a very powerful debugger that most Windows developers are familiar with. Однако если вы только приступите к работе и хотите узнать больше о WinDbg, перейдите по следующим ссылкам: However, if you are just getting started and would like to learn more about WinDbg, please visit the following links:
MinnowBoard Max (МИКРОТЕСТОВ) MinnowBoard Max (MBM)
Вы можете подключить WinDbg к устройству MinnowBoard Max с помощью сетевого подключения. You can connect WinDbg to the MinnowBoard Max device using a network connection.
Настройка сетевого подключения Setup network connection
Чтобы включить отладку ядра с помощью WinDbg по сети, убедитесь, что: In order to enable kernel debugging with WinDbg over a network, ensure that:
Кабель Ethernet подключен к сети MinnowBoard Max Device. An Ethernet cable is connected to MinnowBoard Max device to your network
MinnowBoard Max Device имеет допустимый IP-адрес в вашей сети. The MinnowBoard Max device has a valid IP address in your network
Активное подключение к устройству MinnowBoard Max с помощью PowerShell An active connection to the MinnowBoard Max device via PowerShell
Используя активное подключение PowerShell, выполните следующие команды в параметре MinnowBoard Max, чтобы включить отладку по сети. Using the active PowerShell connection, execute the following commands on the MinnowBoard Max to enable debugging over the network.
bcdedit -dbgsettings net hostip: port:
Эта команда включает отладку по сети. This command enables debugging over the network. Кроме того, он указывает IP-адрес компьютера, на котором будет выполняться WinDbg (DEV_PC_IP_ADDRESS), номер сетевого порта, используемого для подключения (PORT_NUM), и уникальный ключ, который будет использоваться для различения нескольких подключений (ключ). Additionally, it specifies the IP address of the PC where WinDbg will be running (DEV_PC_IP_ADDRESS), the network port number to use for the connection (PORT_NUM), and a unique key to be used to differentiate multiple connections (KEY)
Для PORT_NUM и ключа можно использовать следующие значения в качестве примеров: 50045 и 1.2.3.4 соответственно, хотя вы можете изменить их по своему усмотрению. For PORT_NUM and KEY, you can use the following values as examples: 50045 and 1.2.3.4 respectively, although you are free to change them as you see fit
bcdedit -debug on
- Эта команда включает отладку на устройстве This command turns on debugging on the device
На компьютере разработчика запустите WinDbg с PORT_NUM и КЛЮЧЕВЫМи значениями, приведенными в предыдущих шагах, как показано ниже. «c:\Program Files (x86)\Debugging Tools for Windows (x86)\windbg.exe» -k net:port=
,key= On the developer PC, start WinDbg with the PORT_NUM and the KEY values provided in the previous steps as follows: «c:\Program Files (x86)\Debugging Tools for Windows (x86)\windbg.exe» -k net:port=
Если вы установили любой из установленных комплектов Windows, вы можете найти WinDbg в разделе C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x86\WinDbg.exe If you have any of the Windows kits installed, you may find WinDbg under C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x86\WinDbg.exe
- Перезагрузка устройства Иоткоре для повторного подключения к отладчику Reboot the IoTCore device to reconnect to the debugger
Raspberry Pi 2 или 3 (RPi2 или RPi3) Raspberry Pi 2 or 3 (RPi2 or RPi3)
Вы можете подключить WinDbg к Raspberry Pi 2 или 3 с помощью последовательного подключения. You can connect WinDbg to the Raspberry Pi 2 or 3 using a serial connection.
Настройка последовательного подключения Setup serial connection
Чтобы включить отладку ядра с помощью WinDbg через последовательное подключение, убедитесь, что: In order to enable kernel debugging with WinDbg over a serial connection, ensure that:
У вас есть отладочный кабель, такой как последовательный кабель от USB до TTL от Adafruit или фтди. You have a debug cable such as the USB-to-TTL Serial Cable from Adafruit or FTDI.
Кабель Ethernet или активный WiFi, соединяющий устройство Raspberry Pi 2 или 3 с вашей сетью (для IP-подключений, таких как SSH или PowerShell). An Ethernet cable or active WiFi connecting your Raspberry Pi 2 or 3 device to your network (for IP connections like SSH or PowerShell)
Устройство Raspberry Pi 2 или 3 имеет допустимый IP-адрес в сети The Raspberry Pi 2 or 3 device has a valid IP address in your network
Активное подключение к устройству Raspberry Pi 2 или 3 с помощью PowerShell или SSH An active connection to the Raspberry Pi 2 or 3 device via PowerShell or SSH
UART0 будет использоваться на устройстве Raspberry Pi 2 или 3 для подключения отладки ядра. UART0 will be used on the Raspberry Pi 2 or 3 device for the kernel debugging connection. Ниже показаны сопоставления ПИН-кода для Raspberry Pi 2 или 3, а также последовательных кабелей: The following shows the pin mappings for the Raspberry Pi 2 or 3 as well as the serial cables:
Основная идея для создания правильных последовательных подключений заключается в том, что хотя одно устройство использует его для передачи данных, другое устройство использует RX для получения данных. The basic idea for making the correct serial connections is to remember that while one device uses its TX to transmit data, the other device uses its RX to receive the data. Ниже перечислены рекомендуемые подключения. Recommended connections are listed below:
Соединение ЕФИЕСП больше не создается. The EFIESP junction is no longer created. Его необходимо подключить самостоятельно. для получения идентификатора GUID можно использовать команду mountvol. You’ll have to mount it yourself,you can use mountvol command to get the GUID. mkdir C:\EFIESP mountvol C:\EFIESP \?\Volume
Используя активное подключение PowerShell, выполните следующие команды на устройстве Raspberry Pi 2 или 3, чтобы включить отладку по последовательному подключению. Using the active PowerShell connection, execute the following commands on the Raspberry Pi 2 or 3 device to enable debugging over the serial connection.
bcdedit /store c:\EFIESP\EFI\Microsoft\Boot\BCD -dbgsettings serial
- Приведенная выше команда включает последовательное подключение для отладки. The above command enables the serial connection for debugging
- Скорость передачи для Raspberry Pi 2 или 3 жестко запрограммирована на 921600, поэтому вам не нужно указывать его. The baud-rate for the Raspberry Pi 2 or 3 is hard-coded to 921600, so you don’t have to specify it
bcdedit /store c:\EFIESP\EFI\Microsoft\Boot\BCD -debug on
- Эта команда включает отладку на устройстве This command turns on debugging on the device
На компьютере разработчика получите порт номера порта COM, назначенный в системе для кабеля USB – TTL. On the developer PC, get the COM port number PORT assigned in the system for the USB-to-TTL cable. Он будет доступен в Device Manager в разделе «порты (COM & LPT)». This will be available in Device Manager under «Ports (COM & LPT)».
«C:\Program Files (x86)\Debugging Tools for Windows (x86)\windbg.exe» -k com:port=
- Запуск WinDbg с номером порта Start WinDbg with the PORT number
Если вы установили любой из установленных комплектов Windows, вы можете найти WinDbg в разделе C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x86\WinDbg.exe If you have any of the Windows kits installed, you may find WinDbg under C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x86\WinDbg.exe
- Перезагрузка устройства Иоткоре для повторного подключения к отладчику Reboot the IoTCore device to reconnect to the debugger
Драгонбоард (DB) DragonBoard (DB)
Вы можете подключить WinDbg к Драгонбоард с помощью последовательного или USB-подключения. You can connect WinDbg to the DragonBoard using a serial or USB connection.
Используя активное подключение PowerShell или SSH к Драгонбоард, выполните следующие команды, чтобы включить отладку. Using the active PowerShell or SSH connection to your DragonBoard, execute the following commands to enable debugging.
- bcdedit /store c:\EFIESP\EFI\Microsoft\Boot\BCD /debug
ON - Включает отладчик Enables the debugger
Настройка USB-подключения Setup USB connection
По умолчанию параметры отладчика USB настраиваются в тестовых образах. By default the USB debugger settings are configured in the test images.
Когда отладчик ядра USB включен, порты USB на устройстве Драгонбоард могут не работать (например, клавиатура, USB-порт Ethernet может не работать). Once USB kernel debugger is on, USB ports on the DragonBoard device might not work (i.e. keyboard, usb ethernet might not work).
Настройка последовательного подключения Setup serial connection
bcdedit /store c:\EFIESP\EFI\Microsoft\Boot\BCD /dbgsettings Serial debugport:1 baudrate:115200
- Настраивает последовательный порт Configures the serial port
Перезагрузка устройства Иоткоре для повторного подключения к отладчику Reboot the IoTCore device to reconnect to the debugger
