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[驱动技术] 使用 VMware + win10 + VirtualKD + windbg 从零搭建双机内核调试环境

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发表于 2020-3-20 19:57:09 | 显示全部楼层 |阅读模式

前言

当我们没有两台物理机时,又想做双机内核调试怎么办?当然是装虚拟机啦!本文总结了使用 VMware15.5 + win10 + virtualkd + windbg 搭建双机内核调试环境。

安装环境

  1. VMware 版本: 15.5 pro 。可以到 VMware 官网下载地址 下载最新版本。

  2. 我的物理主机系统:win10 1909。其它版本的 windows 也可以,VMware15.5 最低支持 win7 系统。

  3. 虚拟机系统镜像:win10 1809 x64。其它版本的系统也可以。我们可以在 msdn i tell you 上面找到各个版本的 windows 官方镜像。除了系统镜像,还包括其它很多工具的官方镜像,比如 vs, office 等。

    msdn i tell you 下载地址

  4. windbg版本:10.0.18362.1,其它版本的也可以。windbg 包含在 windows sdk 中。可以到微软官网 SDK 下载地址 下载。如果只需要 windbg,推荐下载 .exe 形式的安装包。在安装的时候,可以只勾选 Debugging Tools for Windows

只下载 debugging tools

安装 VMware & 安装 win10

下载 VMware 到本地后,直接双击即可安装,一路点击 下一步 即可。需要注意以下两点:

  1. 尽量下载最新版本的 VMware,早期版本的 VMwarewin10 1909 上可能有兼容性问题。
  2. 安装完成后,最好重启系统!

安装好 VMware 后,就可以安装系统镜像了。通过 文件(F) -> 新建虚拟机(N) 即可开始 新建虚拟机向导。一般我们通过 安装程序光盘映像文件(iso)(M) 的形式选择下载好的系统镜像安装,然后一路 下一步(N) 即可。

选择系统镜像

安装完成后,可以启动了。但是可能遇到一些问题,我做了简单的总结。

可能遇到的问题

  • 提示 Intel VT-x 被禁用。
    虚拟机镜像启动错误

根据提示,在 BIOS 里开启 Intel VT-x

重启进入BIOS ,打开 Intel Virutal Technology,按 F10 保存退出。

在BIOS中开启VT-x

  • 提示 VMware WorkstationDevice/Credential Guard 不兼容。

incompatible-with-credential-guard

强烈建议先检查下 Hyper-V 是否开启,如果开启了,请先关闭 Hyper-V

关闭 Hyper-V

如果关闭 Hyper-V 后还是出现上图的提示。请参考 禁用 Device/Credential Guard 的微软官方文档

点击工具下载链接,下载相应的脚本文件到本地。如果我们的系统不是英文系统,按照提示改变脚本里的

*$OSArch = $(gwmi win32_operatingsystem).OSArchitecture$OSArch = $((gwmi win32_operatingsystem).OSArchitecture).tolower()

然后以管理员权限执行 DG_Readiness_Tool_v3.6.ps1 -Disable -AutoReboot 即可。

-Disable 表示关闭。

-AutoReboot 表示自动重启系统,根据自己的需要指定。

脚本执行结果

重启后,会有提示是否要真的禁用此特性。按 Windows键或者 F3 键禁用,按Esc 跳过。

禁用 Device/Credential Guard

顺利安装完系统过后,我们就可以开始进行双机内核调试了。

通过虚拟串口方式连接

如果我们希望通过虚拟串口的形式连接,我们在系统设置前,一定要注意: VMware 中的打印机会占用默认的 串口 1。如果不移除打印机,我们新建的串口会是 串口 2(这样,我们在被调试系统中设置的时候,需要设定debugport 的值为 2)。

新建串口2 并设置参数

当然,我们可以移除打印机,然后新建串口,这样新建的串口就是默认的 串口 1 了。

移除 VMware 中的打印机

我以保留打印机,使用 COM2 为例,录制了一份屏幕录像。这里对整个操作过程做一个简要描述:

  • 新建串口,因为打印机占用了 串口 1,所以我们新建的串口是 串口 2

  • 设置 pipe 参数,我设置的是 \\.\pipe\bcn_com,其他参数默认即可。

  • 启动虚拟机系统,设置调试参数,命令如下:


  • bcdedit /debug on
    bcdedit /dbgsettings serial debugport:1 baudrate:115200
  • 以管理员权限运行 windbg,通过界面连接。

    windbg 界面设置

  • 重启虚拟机系统,发现连接不上。因为我们新建的串口是 串口 2,而我们在虚拟机系统里设置的是 串口 1

  • 重启虚拟机系统,设置调试参数,命令如下:

    • bcdedit /debug on
      bcdedit /dbgsettings serial debugport:2 baudrate:115200
    • 重启虚拟机系统,这次成功连接上了。

    • 最后,还演示了 windbg 通过命令行直接连接。命令行如下:

    • windbg.exe -k com:pipe,port=\\.\pipe\bcn_com,reconnect

    通过 Pipe 进行双机内核调试

    通过 VirtualKD

    经常做双机内核调试的小伙伴儿一定对 VirtualKD 不陌生。可以大大提高双机内核调试的速度,可谓神器。

    几年前,用 VirtualKD 搭建双机内核调试环境很简单。没想到这次居然各种连接不上。通过 google 搜索关键字 VMware15 VirtualKD,在 VirtualKD github issues看雪论坛『求助问答』的帖子 看到已经有小伙伴儿遇到这个问题了。应该是 VirtualKD3.0VMware15.5 不兼容。真是个坏消息,不过也有好消息 —— 已经有大佬解决了这个问题,github 上对应的仓库是 VirtualKD-Redux

    在查找解决方案的过程,发现有人遇到另外一个问题。在虚拟机里执行 bcdedit /debug on 失败,提示值被保护,如下图:

    摘自 github 帖子

    可以在 虚拟机设置高级 选项里,禁用 安全引导

    disable-security-boot

    VirutalKD-Redux 的使用方法和 VirutalKD 一样,简要步骤如下:

    1. 在调试主机端运行 vmmon64.exe,点击 Debugger Path... 选择调试器路径。
    2. target64 拷贝到虚拟机中(如果是 32 位系统,请拷贝 target32)。
    3. 在虚拟机中执行 target64 目录下的 vminstall.exe 安装 VirtualKD-Redux
    4. 重启虚拟机系统,选择新建立的 Entry,并且按 F8 选择禁用强制签名。
    5. 如果顺利,调试器会自动弹出并连接到被调试系统(因为 Start debugger automatically 默认是勾选状态)。
    6. 如果调试器没自动弹出,或者我们意外的关闭了调试器,我们可以通过点击 Run Debugger 按钮,手动启动调试器。

    整个过程,非常简单。具体过程录屏如下:

    virtualkd-kernel-debug

    windbg 符号路径设置

    当我们执行一些命令的时候(比如,!thread),需要符号文件的帮助。我们可以通过 _NT_SYMBOL_PATH 环境变量设置符号路径。如果还没有设置,可以在 windbg 中执行 .symfix path/to/symbol_cache 自动设置微软符号服务器为上游符号服务器。当需要符号时,windbg 会先到 path/to/symbol_cache 中查找符号,如果找不到,会继续到微软符号服务器上查找,如果在微软符号服务器上找到了,会缓存到 path/to/symbol_cache,然后从 path/to/symbol_cache 加载符号。

    温馨提示:

    • .symfix 命令会删除 windbg 中现有的符号路径设置。
    • 目前,好像需要科学上网才能成功连接微软符号服务器。

    总结

    • 使用 VMware 前,最好禁用 Hyper-V,禁用 Security Boot,开启 Intel VT-x

    • 一定要注意,VMware 默认带的打印机会占用 串口 1,如果不删除打印机就新建串口的话,新建的串口是 串口 2

    • VirtualKD3.0 还不支持 VMware15.5,我们可以使用 VirtualKD-Redux

    • 执行 .symfix path/to/symbol_cache 使用微软符号服务器。

    参考资料

    VirtualKD official install tutorial

    “VMware Workstation and Device/Credential Guard are not compatible” error in VMware Workstation on Windows 10 host (2146361)

    Setting up kernel debugging (VirtualKD)

    VMware+Windgb+Win7内核驱动调试

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