GNU/Hurd上远程调试实现摘要：GNU/Hurd是一系列基于GNUMach的守护进程，这一套守护进程最终形成了GNU操作系统。GDB是广泛使用的调试器，适应多个平台和操作系统，但是尚未在GNU/Hurd上实现远程调试。该文详细分析了GNU/Hurd±调试器的实现原理、Mach的异常处理模型，并对GNU/Hurd上的远程调试工具gdbserver的实现进行了介绍。关键词：GNU/Hurd；GDB；远程调试中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2013)36-8297-03随着嵌入式系统的进一步发展，远程调试的需求也随之而来。虽然主流平台上大多有成熟的远程调试支持，但是GNU/Hurd操作系统上尚缺少可用的远程调试，该文描述了GNU/Hurd上的远程调试的实现。1GNU/Hurd简介GNU/Hurd[1]是GNU计划的重要组成部分，最初打算用来取代Unix的一款微内核操作系统，但是由于历史原因，目前还处于开发阶段，尚无正式发行版，当前最新的稳定版本为HurdO.5,2013年9月27日发布，支持i386平台。GNU/Hurd与传统的宏内核操作系统如linux不同，它是基于GNUMach的微内核操作系统。GNU/Hurd由一些列的协议以及服务进程组成，Mach内核中只负责进程间通信(in-ter-processCommunicationIPC)、最基本的地址空间支持、任务调度，除此之外的所有功能都有用户态的服务程序完成，比如：auth(authenticationserver)服务负责处理密码和程序的权限控制；crash(crashserver)服务负责处理所有的严重错误;exec(executionserver)服务负责加载可执行镜像到内存；fifo(fifoserver)服务负责实现命名管道；pfinet(pfinetserver)服务负责实现PF_INET协议簇；ifsock(serverforsocketsinterface)服务实现了socket接口；init(initializationserver)服务负责系统初始化;proc(processserver)服务负责分配PID和管理进程级操作；term(terminalserver)服务负责实现POSIX终端；null(nullserver)服务实现/dev/null和/dev/zero；文件系统服务包括有ext2fs、isofs、nfs等，分别提供ext2、iso、network文件系统支持。这些服务共同实现了POSIXAPI,举例来说，不同的文件系统服务分别实现了各自的文件系统调用，储存服务实现了wrapping层,类似于linux中的块设备层。而Linux中的VFS则由1让diskfs和libpager库实现。2GNU/Hurd±的调试原理2.1Mach的异常处理模型[2]Linux平台借助信号处理机制来实现程序调试功能，缺省的信号处理动作包括忽略、停止、继续和终止程序，用户可用通过自定义处理函数来替换系统默认提供的信号处理行为。内核提供的ptrace系统调用整合了程序调试所需的一切：子进程数据访问、子进程信号处理、子进程行为控制。与此不同的是，Mach重新设计了一套异常处理模型，该模型可以用来实现信号处理、程序调试等机制。该模型包括以下四个步骤：1)Victim：raise-Victim发出通知消息；2)Victim：wait一Victim挂起自身，直到该异常被处理；3)Handler：catch一Handler收到该通知消息4)Handler：takeaction—Handler通常有两个可能的动作：%clear。清除该通知消息，victim从wait中返回。%terminateo终止victim线程。上述四个步骤可以通过Mach的IPC机制来实现：-raise-sendinitialmessage・一wait-waitforandreceivereplymessage・-catch-receiveinitialmessage・一clear一sendreplymessage・2.2GNU/Hurd±的系统调用[3]GNU/Hurd操作系统是基于Mach微内核实现，其内核并不负责完成系统调用的具体功能，系统调用是通过运行在用户态的各种服务进程来实现，内核只负责进程间消息的传递。以某进程A请求访问Auth服务为例，一次典型的系统调用过程如图1所示：图1GNU/Hurd系统调用示意图1)进程A通过msg_send()原语发送requestmes-sage给Auth服务进程；2)msg_send调用导致陷入内核，内核检查进程A的权限，并验证该requestmessage的合法性，都符合则把该re-questmessage放到Auth服务进程的监听队列中；3)Auth服务进程中的msg_receive调用返回，Auth服务进程处理该requestmessage,Auth服务发送replymes-sage给进程A；4)与之类似，该replymessage由内核转发到进程A的监听队列中，进程A得到反馈信息，本次系统调用结束。2.3与调试相关的系统调用Mach的异常处理模型加上相关的系统调用提...