# qemu搭建Ubuntu发行版源码级内核调试环境

## 前言

在进行CVE复现和写exp时经常会有需要一个Linux发行版的内核调试环境这样的需求。在发行版中内核编译参数通常不是默认的 defconfig 会开启额外的安全特性和一些优化策略，而且每个发行版通常单独维护一个内核版本，因此搭建一个发行版内核调试环境是很有必要的。本文以搭建 Ubuntu 18.04 为例介绍，发行版源码级内核调试环境的搭建过程。

## 搭建流程

镜像获取地址：

[1] https://releases.ubuntu.com/
[2] http://old-releases.ubuntu.com/releases/

创建镜像文件并安装：

```shell
$qemu-img create -f qcow2 ubuntu.img 20G
$qemu-system-x86_64 -enable-kvm -boot d -cdrom /path/to/ubuntu-18.04-live-server-amd64.iso -m 1024 -hda /path/to/ubuntu.img
```

安装中注意：

- 分区磁盘时，请勿启用LVM；
- 在安装步骤中换源以后会有ssh key 校验失败的问题，不换源又因为众所周知的原因安装缓慢，建议断网安装。

按如下方式启动：

```shell
$qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 2048 -drive format=qcow2,file=/path/to/ubuntu.img,if=ide,cache=writeback -s -net user,hostfwd=tcp::2222-:22 -net nic
```

至此，最低限度的设置已经完成，但使用图形界面启动qemu，传输文件会非常不方便，还需要再开启ssh服务： 

```shell
$sudo apt update
$sudo apt-get install openssh-server
$sudo service ssh start
```

虚拟机外用 ssh 连接：

```shell
$ssh -p 2222 user@localhost
```

ssh接入后将`/boot/vmlinuz-4.15.0-112-generic`拷贝到本机，之后通过如下命令启动qemu，这样可以绕过GRUB，关闭KASLR以及关闭图形界面。

```shell
qemu-system-x86_64 -enable-kvm \
	-m 2048 \
	-hda ./ubuntu.img \
	-kernel ./vmlinuz-4.15.0-112-generic \
	-append "root=/dev/sda2 nokaslr console=ttyS0" \
	-nographic \
	-monitor /dev/null \
	-net user,hostfwd=tcp::2222-:22 \
	-net nic \
	-s \
```

至此内核调试环境已经搭建完毕，下面开始为该内核配置符号表：

在调试环境中添加GPG key：

```shell
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys C8CAB6595FDFF622
```

Ubuntu 16.04以下使用如下 key：

```shell
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys ECDCAD72428D7C01
```

添加源：

```shell
codename=$(lsb_release -c | awk  '{print $2}')
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ddebs.list << EOF
deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}      main restricted universe multiverse
deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-security main restricted universe multiverse
deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-updates  main restricted universe multiverse
deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-proposed main restricted universe multiverse
EOF
```

更新后，下载当前内核版本符号表：

```shell
sudo apt-get update
sudo apt-get install linux-image-$(uname -r)-dbgsym
```

安装完成后可在`/usr/lib/debug/boot`目录下找到符号表。

最后一步，需要下载当前版本源码。

这里有两种方式，一种是直接 git 下载 ubuntu 官方维护的内核然后切换到要调试的分支即可。（ 这种方法需要代理。）

```shell
$git clone -b Ubuntu-4.15.0-112.113 git://kernel.ubuntu.com/ubuntu/ubuntu-bionic.git
```

另一种是直接下载当前大版本的代码压缩包及到小版本的补丁包，patch后即可。（若无代理推荐此方法。）

```shell
$ wget https://launchpad.net/ubuntu/+archive/primary/+sourcefiles/linux/4.15.0-112.113/linux_4.15.0.orig.tar.gz
$ wget https://launchpad.net/ubuntu/+archive/primary/+sourcefiles/linux/4.15.0-112.113/linux_4.15.0-112.113.diff.gz
/linux-4.15$ zcat ../linux_4.15.0-112.113.diff.gz | patch -p1
```

引入在调试环境中安装的符号表以及源码便可以开始愉快的调试了。

```shel
$ cat gdb.sh 
gdb \
    -ex 'set arch i386:x86-64' \
    -ex 'target remote localhost:1234'\
    -ex 'file usr/lib/debug/boot/vmlinux-4.15.0-112-generic'\
    -ex 'set substitute-path /build/linux-WiQfz7/linux-4.15.0 /path/to/your/source/linux-4.15'
```

## 后话

以上为完整的搭建流程，其实还可以先下载要调试内核版本的 `.config` 配置文件之后用源码自行编译，

```shell
$sudo apt-get install linux-headers-4.15.0-112-generic
```

安装完成后的config配置文件在如下路径：`/usr/src/linux-headers-4.15.0-112-generic/.config`。之后再按照上文方法下载内核源码后，用该config文件直接 menuconfig 、开启debug的相关选项后编译即可。



## 参考链接

[1] https://wiki.ubuntu.com/Kernel/SourceCode

[2] https://hadibrais.wordpress.com/2017/03/13/installing-ubuntu-kernel-debugging-symbols/

[3] https://wiki.ubuntu.com/Kernel/BuildYourOwnKernel

[4] https://www.hiroom2.com/2016/07/20/ubuntu-16-04-debug-ubuntu-16-04-kernel-with-qemu-gdb-stub/

[5] https://launchpad.net/ubuntu/+source/linux/4.15.0-112.113

[6] https://github.com/PaoloMonti42/salt/blob/cc658855c8589df280da098ef26d379e72e0df78/docs/0x01_getting_started.md