代码导读之如何使用qemu来单步调试head.S
我们在《奔跑吧linux内核》第六章里介绍了如何使用Qemu+GBD来单步调试内核，我们通常是在start_kernel函数里设置一个断点来演示的，那有的小伙伴会问Qemu如何单步调试启动汇编代码head.S呢？
这是一个非常好的问题。我们以一个实验来验证奇迹吧。
我们在head.S里面从stext开始在通往start_kernel的路途上设置几个断点，分别在stext，__lookup_processor_type, __create_page_tables, __enable_mmu, __turn_mmu_on, __mmap_switched, start_kernel这个几个函数里设置断点。我们来看看它究竟可以停留在那个断点上？
下面是见证奇迹的时候：
我们惊奇的发现，它停在了__mmap_switched这个断点上，我们从System.map中查看stext和__mmap_switched发现它们都是在0xc0000000地址空间中。另外我们知道__mmap_switched这个地方是MMU已经开启了。
为什么只停留在这里？为什么不能停留在stext断点呢？
真是百思不得其姐！
刨根问底
要弄明白上面的疑问，我们首先要知道下面几个重要概念：
- 加载地址：指代码存储所在的物理地址。比如ARM处理器上电复位启动是从0x0地址开始取第一条指令的，所以通常这个地方存放了代码的最开始的部分，比如异常向量表的处理。
- 运行地址：是指程序运行时的地址。
- 链接地址：指在编译链接时指定的地址，是编程人员设想的将来程序要运行的地址。程序中所有标号的地址在链接后便确定了，不管程序在哪运行，都不会改变。使用arm-linux-objdump反汇编查看的就是链接地址。
因此链接地址和运行地址可以相同，也可以不同。
那什么时候运行地址和连接地址是不相同，什么时候是相同的呢？
我们以一块ARM板子为例，芯片内部有SRAM，地址是0x0，DDR的地址是0x60000000。
芯片复位上电之后，从SRAM中取指令，通常代码是存储在Nor Flash或者Nand Flash中，芯片内部的BOOT ROM会把最开始的一小部分代码装载到SRAM中运行，所以像uboot这里程序开始就会从SRAM中开始运行。由于uboot的镜像太大了，不可能在SRAM中放得下，所以必须要放在 DDR 中运行。所以通常Uboot的编译的时候链接地址都设置到DDR中，也就是0x60000000里。那这时候运行地址和链接地址就不一样了。运行地址是在0x0，链接地址变成了0x60000000，那程序为什么还能运行呢？
这里面就涉及到汇编编程的一个重要问题，就是位置无关和位置有关的汇编。
位置无关代码（PIC）：从字面意思看就是该指令的执行是与内存地址无关的；无论运行地址和链接地址相等或者不相等，此种指令都能正常运行。在汇编语言中，像bl、b、mov指令属于位置无关指令，不管程序装载在哪个位置上，bl、b、adr指令都能正确的运行，其原因是bl、b、adr指令的地址域是基于PC值的相对偏移寻址，相当于[pc+offset]。
位置有关的汇编：从字面意思看就是该指令的执行是与内存地址有关的，和当前PC的值无关。ARM汇编里面通过绝对跳转修改PC的值为当前链接地址的值:
ldr pc, =on_sdram @ 跳到SDRAM中继续执行
所以当通过ldr跳转到链接地址处执行时，这时候运行地址就等于链接地址了。这个过程叫做 “重定位”。在重定位之前，程序只能执行和位置无关的一些汇编代码。
可能还有小伙伴依然懵圈，为啥要刻意设置加载地址，运行地址以及链接地址不一样呢？
如果所有代码都在ROM（可以是Nor flash）中执行，则链接地址可以设为加载地址（0x0）；而在实际项目应用中，往往想要把程序加载到DDR中快速运行，但是碍于加载地址的影响，不可能直接达到这一步，所以思路就是：让程序加载地址等于rom起始地址，而链接地址等于DDR中某一处的起始地址（暂且称为ram_start）。所以程序先从ROM中启动，然后让代码中最前面内容实现代码的复制（把ROM总的代码拷贝到DDR中），并通过ldr指令来实现跳转到DDR中，也就是链接地址里运行。（b指令当然就没法用来跳转了）
如果用一张图来描述上述过程，非它莫属：
怎么调试呢？
我们在回过头来看刚才的疑问。
我们首先通过查看System.map文件可以看到stext的链接地址是0xc0008000，这是一个虚拟地址，对吧。其实System.map看到的所有的符号表都是虚拟地址的。
这一点我们从内核的链接文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中可以得到验证：
PAGE_OFFSET=0xc0000000, TEXT_OFFSET=0x8000
我们知道这段代码其实装载的地址是在DDR中，也就是0x60008000地址里的。如图所示：
那究竟怎么去调试head.s中没有启动mmu部分的汇编代码呢？我们在gdb中设置类似“b stext”的断点，其实我们是设置到了stext断点的链接地址上的，但是其实程序在那个时刻是跑在DDR上的也就是0x60008000上，那怎么解决这个问题呢？
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