UEFI开发探索59-UDK Debugger Tool调试Firmware

(请保留-> 作者: 罗冰 https://blog.csdn.net/luobing4365)

这篇博客使用的是Windbg+UDK Debugger Tool调试代码，在Windows10下操作，具体搭建方法可以查看以前的博客。

在最近的开发中，因为碰到不少问题，对UEFI的调试方法更为深入了。在第39篇博客中留下的问题（7 小尾巴），也有了解答，后续看什么时候再把解答补上。

虽然在日常开发中，很少直接用到固件，但在学习中，需要跟踪UEFI每个阶段的工作，直接使用OvmfPkg编译后的Firmware，对其进行调试是个不错的方法。

图1为UEFI运行的7个阶段：

图1 UEFI运行过程

我使用的工具是windbg+intel UDK Debugger Tool，当然，在Linux下使用gdb+UDK debugger Tool也是可以的，有空时也把Linux下调试过程记录下来。

针对几个阶段的调试过程，介绍如下。

1 添加调试支持

所添加的调试库（DebugAgentLib），用来支持源码级别的调试。DSC文件中需要修改的内容如下：

Libraries
[LibraryClasess] General
PeCoffExtraActionLib
[LibraryClasses.IA32] PEI
DebugAgentLib
[LibraryClasses.X64] DXE
DebugAgentLib
[LibraryClasses.X64.DXE_SMM_DRIVER] SMM
DebugAgentLib

源码级调试，其SourceLevelDebugPkg Lib对应Module的INF文件为：

PeCoffExtraActionLibDebug.inf
SecPeiDebugAgentLib.inf
DxeDebugAgentLib.inf
SmmDebugAgentLib.in

FDF文件中，需要添加TerminalDxe.inf，示例如下：

[FV.FVMAIN]
. . .
# DXE Phase modules
. . .
Comment out module for
TerminalDxe.inf
#INF MdeModulePkg/Universal/Console/TerminalDxe/TerminalDxe.inf

在OvmfPkg中，上述调试支持已经添加了。注意查看其DSC文件，以编译宏开关SOURCE_DEBUG_ENABLE包含了相应的调试库支持。比如：

!ifdef $(SOURCE_DEBUG_ENABLE)
PeCoffExtraActionLib|SourceLevelDebugPkg/Library/PeCoffExtraActionLibDebug/PeCoffExtraActionLibDebug.inf
DebugCommunicationLib|SourceLevelDebugPkg/Library/DebugCommunicationLibSerialPort/DebugCommunicationLibSerialPort.inf
!else
PeCoffExtraActionLib|MdePkg/Library/BasePeCoffExtraActionLibNull/BasePeCoffExtraActionLibNull.inf DebugAgentLib|MdeModulePkg/Library/DebugAgentLibNull/DebugAgentLibNull.inf
!endif

当然，也并不是所有应用环境都能调试，以下限制需要注意：

不要去调试调试器本身；
不支持MSR(Model Specific Register)读写访问；
不支持多处理器；
不支持纯粹的32位平台；
不是所有Windbg命令都支持；
在Module没有加载前，无法对其设置断点；
部分代码无法被调试，比如早期的SEC、早期SMM；

编译OvmfPkg的方法，在之前的博客中已经讨论过了，比如针对x64，其编译命令为：

build -a X64 -p OvmfPkg\OvmfPkgX64.dsc -b NOOPT -D SOURCE_DEBUG_ENABLE

2 SEC阶段调试

其实最好是从Reset Vector开始调试，可是我没找到在实模式下ffff:fff0下断点的方法。如果有哪位朋友知道如何下断，望不吝告知（在评论中写就可以了，多谢^^）。

图2 Flash布局

目前我采用的办法是，从最开始处，通过汇编指令一直跟踪下去。曾经尝试过在PEI阶段读取到了SECMAIN模块的符号，然后对SECMAIN下的函数下断，比如bp SECMAIN!IsS3Resume，没有成功。直接对执行地址下断，也没有成功。

找个机会问问人吧。

SEC阶段可以去查看CAR（Cache As RAM）的实现，如何进入保护模式的过程等，这个过程比较枯燥，有兴趣的话可以跟踪试试。

3 PEI阶段调试

在启动调试的时候，可以执行如下命令：

bp PEICORE!PeiCore

执行命令‘g’之后，程序会断在$MyWorkspace\mdemodulepkg\core\pei\peimain\peimain.c中的PeiCore()函数上，之后就可以跟踪PEI阶段的代码了。

如果想直接看Pei Module的分配过程，可以在如下函数上下断：

bp PEICORE!PeiDispatcher

函数位于$MyWorkspace \mdemodulepkg\core\pei\dispatcher\dispatcher.c下。

4 DXE阶段调试

调试DXE阶段的驱动加载过程，可以在下面的函数上下断点：

bp DXECORE!CoreStartImage

函数位于$MyWorkspace \mdemodulepkg\core\dxe\image\image.c下。

在执行到此处时，使用lm命令，查看得到的模块信息如下：

0: kd> lm
start             end                 module name
00000000`00820120 00000000`0083a260   PEICORE    (private pdb symbols)
00000000`0083a400 00000000`00843940   PCDPEIM    (private pdb symbols) 00000000`008439a0 00000000`008486e0   REPORTSTATUSCODEROUTERPEI   (private pdb symbols)
00000000`008487a0 00000000`0084df60   STATUSCODEHANDLERPEI   (private pdb symbols)
00000000`0084e020 00000000`0085f060   PLATFORMPEI   (private pdb symbols)
00000000`07b88000 00000000`07b9ae60   DEVICEPATHDXE   (private pdb symbols)
00000000`07ed3000 00000000`07f2ed60   DXECORE    (private pdb symbols)
00000000`07f38000 00000000`07f49180   CPUMPPEI   (private pdb symbols)
00000000`07f4a000 00000000`07f53f60   S3RESUME2PEI   (private pdb symbols)
00000000`07f54000 00000000`07f5fd80   DXEIPL     (private pdb symbols)
00000000`07f60000 00000000`07f7a140   PEICORE_7f60000   (private pdb symbols)
00000000`fffcc094 00000000`fffe2f54   SECMAIN    (private pdb symbols)

可以使用x命令，查看各模块的符号，以及哪些函数可以调试。

5 BDS阶段调试

下断点：

bp DXECORE!DxeMain

函数位于$MyWorkspace \mdemodulepkg\core\dxe\dxemain\dxemain.c。函数中的这几句，是进入BDS的入口：

gBds->Entry (gBds);
// BDS should never return
ASSERT (FALSE)

使用windbg过程中的一些常用命令：

.reboot //重启目标机器
x //显示模块符号，包括函数、变量等
lm //列出所有加载模块
bp //下断点
ba //在物理地址上下断点，示例ba e1 0x820000
g //执行，直到断点被命中

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