Linux Kernel Development and Debugging on macOS

2025年6月2日

更新于 2025年6月3日
修改纪录

我使用搭载Apple silicon的MacBook Pro, 通过Linux虚拟机跨平台编译x86_64内核, 开发和调试都在macOS中原生进行. Linux Kernel VRED (Vulnerability Research and Exploit Development)通常不修改内核代码, 不需要频繁编译.

Create Disk Image

Linux内核开发需要大小写敏感的文件系统. macOS文件系统默认大小写不敏感, 查看Create a blank disk image for storage, 创建一个大小写敏感的空白磁盘映像.

挂载创建的磁盘映像, 克隆Linux Kernel仓库. 默认挂载到/Volumes下.

Create Linux VM

我使用Parallels Desktop虚拟机管理程序创建Debian虚拟机, 也可以使用UTM, 开源免费.

安装Debian软件包:

sudo apt update
sudo apt install build-essential crossbuild-essential-amd64 bc bison flex libncurses-dev libelf-dev libssl-dev
sudo apt install debootstrap qemu-user-static # syzkaller create-image.sh required

共享大小写敏感的磁盘到虚拟机. 虚拟机需要安装Parallels Tools, 否则不会自动挂载共享的磁盘. 默认自动挂载到/media/psf下.

Compile

设置一些跨平台编译所需的环境变量:

export ARCH=x86_64
export CROSS_COMPILE=x86_64-linux-gnu-
export CC=x86_64-linux-gnu-gcc

生成默认的内核配置文件: make defconfig, 编辑.config文件启用下面的内核配置选项:

# Debug info for symbolization.
CONFIG_DEBUG_INFO_DWARF4=y

# Required for Debian Stretch and later
CONFIG_CONFIGFS_FS=y
CONFIG_SECURITYFS=y

更新内核配置文件: make olddefconfig, 编译内核: make -j`nproc`.

我使用Ctags和Cscope导航内核代码, 速度极快. Neovim需要安装第三方Cscope插件, 推荐使用cscope_maps.nvim.

Linux内核项目的Makefile中有tags和cscope目标, 生成各自依赖的索引文件. 仅对已编译的源文件生成索引文件, 可通过设置COMPILED_SOURCE环境变量实现.

all_target_sources()
{
	if [ -n "$COMPILED_SOURCE" ]; then
		all_compiled_sources
	else
		all_sources
	fi
}

Debugging

查看syzkaller的教程, 创建Debian Linux映像, 复制到共享磁盘.

使用QEMU运行Linux内核:

qemu-system-x86_64 \
	-m 2G \
	-smp 2 \
	-kernel <bzImage> \
	-append "console=ttyS0 root=/dev/sda net.ifnames=0" \
	-drive file=<stretch.img>,format=raw \
	-net user,host=10.0.2.31,hostfwd=tcp:127.0.0.1:2222-:22 \
	-net nic,model=e1000 \
	-nographic \
	-no-reboot \
	-pidfile vm.pid -s

参数说明查看System Emulation官方文档.

使用gdb + pwndbg调试内核, 推荐使用Nix安装pwndbg: nix profile install github:pwndbg/pwndbg.

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