使用QEMU在ARM64系统上调试x86_64程序

0 views · 2025-04-08

最近有时候会做一些CTF的逆向/二进制利用题目，目前的环境是Ubuntu 22.04.2 ARM64（MacOS上的Parallels Desktop虚拟机），然而大部分题目的可执行文件都是x86_64的，虽然可以利用Rosetta来正常运行x86_64的程序，但是没办法顺利调试。

由于实在不想在两台电脑上来回切换，所以花了两三天时间找了找解决方案，目前是在我的Ubuntu ARM64系统上用QEMU又套了一个x86_64的虚拟机，用GDB远程调试。在这里记录下配置的全过程～

之前的尝试

Windows笔记本 + VMware虚拟机

没什么问题，就是感觉搞两台电脑太麻烦了，所以才有了本文...

QEMU user mode + gdb-multiarch

首先，这种方式是可以成功调试的，具体步骤为：

qemu-x86_64 -g 1234 /path/to/binary，这时会在1234端口上监听，等待GDB连接；

然后新开一个终端，执行：gdb-multiarch /path/to/binary；

进入GDB后，执行target remote :1234，就可以调试了。

（这一步如果使用GDB插件GEF，需要进入GDB后执行gef-remote --qemu-user --qemu-binary /path/to/binary localhost 1234，参考gef-remote qemu-mode。）

然而QEMU user mode和GDB远程协议交换的信息不全，不足以在本地建立起等价的/proc/[pid]/maps（参考issue），这会导致一些原生命令如info proc mappings或者插件命令vmmap、search-pattern等无法正常工作。

当前解决

所以，最后还是决定用QEMU模拟一个完整的x86_64虚拟机，一方面可以解决GDB调试的问题，另一方面有了完整的x86_64环境，也方便用来做一些其他的事情。

安装QEMU和x86_64系统

sudo apt install qemu-user qemu-system-x86

接下来选择一个磁盘镜像，我选择的是debian-12-nocloud-amd64.qcow2，可以直接在这里下载，注意选择nocloud版本，最轻量，默认用户root，无密码。

这一步原则上只要是x86_64的系统就行，也可以从.iso镜像安装，或者选择一些其他的最小化Linux发行版（有的只有几十MB大小）。个人感觉这个Debian镜像站还不错，可以下载.qcow2文件，QEMU可以免安装运行；并且包含glibc（Alpine就不包含，不过Alpine镜像更小），和大部分题目的环境一致。

尝试启动系统：qemu-system-x86_64 -m 1024 -hda /path/to/debian-12-nocloud-amd64.qcow2 -nographic

-hda：下载的磁盘镜像路径；

-nographic：不启动图形界面，直接输出到终端。

登录系统，用户名root，默认无密码。

看到下面的结果就说明成功了～

在x86_64系统上安装gdbserver

sudo apt update

sudo apt install gdbserver

配置共享文件夹和端口转发

下面语境中“主机”指的是运行QEMU的Ubuntu 22.04.2 ARM64虚拟机。

在这一步，我们让QEMU的x86_64系统和主机之间共享一个目录，可以把题目放在共享文件夹里。（对于我的环境，我可以让MacOS、Ubuntu ARM64虚拟机以及Ubuntu中的QEMU的x86_64系统共享同一个文件夹，共享文件很方便。）

同时，目前我使用user网络模式，QEMU的x86_64系统可以访问互联网，但是外部（包括主机）无法直接访问QEMU的x86_64系统，需要配置端口转发。这一步相当于把QEMU虚拟机的端口xxxx转发到主机的端口yyyy，然后主机可以通过localhost:yyyy来访问对应的服务，这一步很关键，QEMU虚拟机上的SSH和gdbserver都需要这种方式访问。

上述功能通过QEMU启动参数来实现配置：

Bash

qemu-system-x86_64 -m 1024 -hda /path/to/debian-12-nocloud-amd64.qcow2 \
    -virtfs local,path=/media/psf/shared,mount_tag=shared,security_model=none,id=shared \
    -device e1000,netdev=net0 \
    -netdev user,id=net0,hostfwd=tcp::2222-:22,hostfwd=tcp::1234-:1234,hostfwd=tcp::1235-:1235,hostfwd=tcp::1236-:1236 \
    -nographic

-virtfs行：启用虚拟文件系统共享，/media/psf/shared是主机上的路径，后面的mount_tag=shared是虚拟机上的挂载点标签，id=shared是QEMU使用的标识符，可以自定义；

-device行：模拟网卡，net0是标识符，下面有用到；

-netdev行：使用user网络模式，转发了虚拟机上的22、1234、1235、1236四个端口，注意虚拟机的22端口被转发到主机的2222端口，因为主机的22端口通常已经被占用；另外三个端口留给gdbserver或其他目的使用，与转发给主机的端口号一致。

关闭QEMU虚拟机，用上述命令再次启动；

还需要在虚拟机中挂载共享目录：

cd /mnt

mkdir shared

mount -t 9p shared /mnt/shared

-t：指定文件系统类型，QEMU的-virtfs默认使用9P文件系统。

到这里，在QEMU虚拟机执行ls /mnt/shared应当可以看到主机上的共享文件夹的内容。

gdbserver + pwndbg远程调试

对比了一下GEF和pwndbg，感觉pwndbg远程调试的命令更简洁一些，并且自带其他架构，不需要安装gdb-multiarch，所以决定使用pwndbg。

在Ubuntu ARM64上安装pwndbg，在pwndbg/releases中选择pwndbg_yyyy.mm.dd_arm64.deb下载。

sudo dpkg -i pwndbg_yyyy.mm.dd_arm64.deb

接下来在QEMU虚拟机中启动gdbserver，监听1234端口，并在主机中连接。

QEMU虚拟机终端中执行：gdbserver :1234 /mnt/shared/binary，这里假设二进制文件binary已经拷贝到共享目录中。

主机终端中执行：pwndbg，进入调试界面说明前面安装成功了。

主机pwndbg调试界面执行：target remote :1234

至此就配置成功了！验证一下vmmap和search均可以正常使用～

更多配置

自动挂载共享目录

每次重启QEMU虚拟机都需要手动挂载共享目录比较麻烦，可以在/etc/fstab中添加一行来实现自动挂载，在QEMU虚拟机中执行：

Bash

echo "shared /mnt/shared 9p trans=virtio,access=any 0 0" | sudo tee -a /etc/fstab

SSH

安装与配置

调试程序不需要SSH，但是建议装一下，便于从主机连接，可以实现远程开发之类的。

sudo apt install openssh-server

我使用的qcow2镜像默认无密码，SSH连接时会提示Permission denied，需要修改SSH配置文件sshd_config。

在QEMU虚拟机中：sudo vi /etc/ssh/sshd_config

找到以下两行：

Plain Text

#PermitRootLogin prohibit-password
...
#PermitEmptyPasswords no

修改为：

Plain Text

PermitRootLogin yes
...
PermitEmptyPasswords yes

保存退出后，重启SSH服务：sudo systemctl restart sshd

在Ubuntu主机中连接：ssh -p 2222 root@localhost

-p：指定端口，前面QEMU启动时已经将虚拟机的22端口转发到主机的2222端口，所以这里连接localhost:2222。

下面语境中“主机”指的是MacOS。

如果需要，也可以在MacOS中SSH连接到QEMU虚拟机，我的Ubuntu ARM64 Parallels Desktop虚拟机使用“共享网络”模式，MacOS主机可以访问到Ubuntu虚拟机。在Ubuntu虚拟机中执行ip addr，查到Ubuntu虚拟机的IP地址：

然后在MacOS主机中SSH连接：ssh -p 2222 root@10.211.55.3

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