项目介绍 on OS Debug 文档

安装与使用

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

安装与使用#

插件安装#

以下操作在 Ubuntu 环境中进行。

下载 VS Code code-debug 调试插件最新安装包
然后启动 VS Code，在扩展视图（Extensions View）中，点击右上角的 "…" 菜单，选择 “从 VSIX 安装…” (Install from VSIX…)，然后选择第一步下载的 .vsix 安装包即可，到这一步调试器插件就可以使用了。

使用方法#

rCore-Tutorial-v3 配置#

请确保 rCore-Tutorial-v3 能成功运行。
根据该 commit 为你本地的 rCore 打好调试补丁。
打开 VS Code，并打开被调试的 rCore-Tutorial-v3 文件夹，在 .vscode 文件夹中创建 launch.json 文件，添加该配置文件中内容。
为了用 eBPF Panel，需要在 rCore-Tutorial-v3 的根目录下添加一个脚本 qemu-system-riscv64-with-logs.sh，内容如下：
```
tty > ./qemu_tty
qemu-system-riscv64 "$@" | tee ./code_debug_qemu_output_history.txt
```
保存并添加可执行权限 chmod +x qemu-system-riscv64-with-logs.sh，然后再编译一遍 rCore。
启动调试：在 VS Code 的 rCore 窗口下按 F5 启动调试即可。

NOTE：此处是演示视频（该视频是使用仓库代码启动的调试器，如果使用 VS Code code-debug 插件，即可直接按照上面的方法启动调试）

功能介绍

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

功能介绍#

OS Debug 是一款 VS Code 调试插件，让你可以在 VS Code 中像调试普通程序一样调试操作系统内核，以下是你安装插件后可以做的事情。

一、像调试普通程序一样调试 OS 内核#

1. 设置断点#

在源代码行号旁点击即可设置断点，支持在内核代码和用户程序代码中同时设置断点。除了普通断点外，还支持：

条件断点：右键断点，输入条件表达式（如 i > 10），只有条件满足时才暂停
计数断点：设置命中次数，例如"第 5 次经过这里才停下来"
日志断点（Log Points）：不暂停程序，只在调试控制台输出一条日志消息，适合不想打断程序执行流程时使用

2. 单步调试#

程序暂停后，你可以使用调试工具栏进行：

继续（Continue）：运行到下一个断点
单步跳过（Step Over）：执行当前行，不进入函数内部
单步进入（Step Into）：进入函数内部逐行执行
单步跳出（Step Out）：执行完当前函数，回到调用处
逐指令步进：按机器指令逐条执行，适合分析汇编级行为

3. 查看变量#

程序暂停时，可以在 VS Code 的调试侧边栏中查看：

局部变量：自动展示当前作用域内的所有局部变量及其值
结构体/数组展开：复杂数据结构（结构体、数组、指针等）可以点击展开，逐层查看内部字段
鼠标悬停查看：将鼠标悬停在源代码中的变量名上，即可弹出当前值
修改变量值：在变量面板中双击变量值，可以直接修改，立即生效
表达式求值：在调试控制台中输入任意表达式（如 a + b * 2），实时查看计算结果

4. 查看寄存器#

在调试侧边栏的 Registers 区域，可以查看 RISC-V 处理器的所有寄存器值（如 ra、sp、pc、a0-a7、t0-t6 等）。也可以通过配置只显示你关心的寄存器。

5. 查看调用栈#

在调试侧边栏的调用栈区域，可以看到当前的函数调用链，点击任意一层即可跳转到对应的源代码位置，查看该层的局部变量。

6. 查看和编辑内存#

通过命令面板执行 “Examine Memory Location” 命令，输入内存地址，即可在 VS Code 的十六进制编辑器中查看和编辑原始内存数据。

内核用户态协同调试设计与实现

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

内核用户态协同调试设计与实现#

基本介绍#

调试后端支持#

内核/用户态协同调试#

1. 状态机#

2. 断点组管理#

3. 边界断点#

4. 钩子断点#

VS Code 前端交互#

Webview 功能介绍#

针对 Rust 异步特性调试的设计与实现

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

针对 Rust 异步特性调试的设计与实现#

背景介绍#

项目阶段工作

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

项目阶段工作#

第一阶段：2022-2023#

核心目标：从零构建操作系统源代码级调试工具，打通内核/用户态联合调试的基本链路。

基础框架搭建#

基于 WebFreak001/code-debug（一个开源的 GDB/LLDB 调试前端）进行 fork，在其基础上扩展操作系统调试能力
实现 VS Code 扩展的基本架构：通过 DAP 协议与 VS Code 调试界面交互，通过 GDB/MI 接口控制 GDB
支持 QEMU 虚拟机环境下的远程调试

内核态/用户态联合断点调试#

提出并实现断点组的核心概念：将用户设置的 GDB 断点按所在的地址空间分组，在任意时刻下只有当前地址空间对应的断点组生效
实现断点组切换时的符号表动态加载/卸载：切换地址空间时自动卸载旧符号表、加载新符号表
实现内核态 ↔ 用户态的边界检测与自动切换
以 rCore-Tutorial 作为首个适配目标，验证联合调试的可行性

eBPF 动态跟踪调试#

实现 eBPF 调试面板（WebView）
实现基于 eBPF 的内核态、用户态代码动态跟踪，与 GDB 静态断点调试形成互补

调试界面与交互#

实现 WebView 面板，提供 eBPF 调试的可视化操作界面
实现内存读写功能，寄存器查看功能（RISC-V 寄存器），在侧边栏 TreeView 中展示
实现断点表的可视化展示

本阶段遗留的问题#

在完成核心功能验证的同时，也暴露出了很多问题：

调试器自动设置的断点不会在 VS Code 中显示出来
边界断点的实现逻辑不具有普适性（与内核符号表耦合）
代码实现复杂，不易维护和扩展
没有实现单步步进功能，Continue 按钮不能适用于所有情况
控制台输出杂乱且不完整
编译后的插件包体积过大
配置文件中存在大量硬编码

第二阶段：2023-2024#

核心目标：全面完善调试器的可用性和通用性，扩展对不同语言（C 语言）和不同运行环境（真实硬件）的支持。