使用 GDB 调试多进程程序
使用 GDB 調試多進程程序
來源?https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdbmp/index.html
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GDB 是 linux 系統上常用的 c/c++ 調試工具，功能十分強大。對于較為復雜的系統，比如多進程系統，如何使用 GDB 調試呢？考慮下面這個三進程系統：
進程
Proc2 是 Proc1 的子進程，Proc3 又是 Proc2 的子進程。如何使用 GDB 調試 proc2 或者 proc3 呢？
實際上，GDB 沒有對多進程程序調試提供直接支持。例如，使用GDB調試某個進程，如果該進程fork了子進程，GDB會繼續調試該進程，子進程會不受干擾地運行下去。如果你事先在子進程代碼里設定了斷點，子進程會收到SIGTRAP信號并終止。那么該如何調試子進程呢？其實我們可以利用GDB的特點或者其他一些輔助手段來達到目的。此外，GDB 也在較新內核上加入一些多進程調試支持。
接下來我們詳細介紹幾種方法，分別是 follow-fork-mode 方法，attach 子進程方法和 GDB wrapper 方法。
follow-fork-mode
在2.5.60版Linux內核及以后，GDB對使用fork/vfork創建子進程的程序提供了follow-fork-mode選項來支持多進程調試。
follow-fork-mode的用法為：
set follow-fork-mode [parent|child]
- parent: fork之后繼續調試父進程，子進程不受影響。
- child: fork之后調試子進程，父進程不受影響。
因此如果需要調試子進程，在啟動gdb后：
| 1 | (gdb) set follow-fork-mode child |
并在子進程代碼設置斷點。
此外還有detach-on-fork參數，指示GDB在fork之后是否斷開（detach）某個進程的調試，或者都交由GDB控制：
set detach-on-fork [on|off]
- on: 斷開調試follow-fork-mode指定的進程。
- off: gdb將控制父進程和子進程。follow-fork-mode指定的進程將被調試，另一個進程置于暫停（suspended）狀態。
注意，最好使用GDB 6.6或以上版本，如果你使用的是GDB6.4，就只有follow-fork-mode模式。
follow-fork-mode/detach-on-fork的使用還是比較簡單的，但由于其系統內核/gdb版本限制，我們只能在符合要求的系統上才能使用。而且，由于follow-fork-mode的調試必然是從父進程開始的，對于fork多次，以至于出現孫進程或曾孫進程的系統，例如上圖3進程系統，調試起來并不方便。
Attach子進程
眾所周知，GDB有附著（attach）到正在運行的進程的功能，即attach <pid>命令。因此我們可以利用該命令attach到子進程然后進行調試。
例如我們要調試某個進程RIM_Oracle_Agent.9i，首先得到該進程的pid
| 1 2 3 | [root@tivf09 tianq]# ps -ef|grep RIM_Oracle_Agent.9i nobody??? 6722? 6721? 0 05:57 ???????? 00:00:00 RIM_Oracle_Agent.9i root????? 7541 27816? 0 06:10 pts/3??? 00:00:00 grep -i rim_oracle_agent.9i |
通過pstree可以看到，這是一個三進程系統，oserv是RIM_Oracle_prog的父進程，RIM_Oracle_prog又是RIM_Oracle_Agent.9i的父進程。
| 1 | [root@tivf09 root]# pstree -H 6722 |
通過 pstree 察看進程
啟動GDB，attach到該進程
用 GDB 連接進程
現在就可以調試了。一個新的問題是，子進程一直在運行，attach上去后都不知道運行到哪里了。有沒有辦法解決呢？
一個辦法是，在要調試的子進程初始代碼中，比如main函數開始處，加入一段特殊代碼，使子進程在某個條件成立時便循環睡眠等待，attach到進程后在該代碼段后設上斷點，再把成立的條件取消，使代碼可以繼續執行下去。
至于這段代碼所采用的條件，看你的偏好了。比如我們可以檢查一個指定的環境變量的值，或者檢查一個特定的文件存不存在。以文件為例，其形式可以如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | void debug_wait(char *tag_file) { ????while(1) ????{ ????????if (tag_file存在) ????????????睡眠一段時間; ????????else ????????????break; ????} } |
當attach到進程后，在該段代碼之后設上斷點，再把該文件刪除就OK了。當然你也可以采用其他的條件或形式，只要這個條件可以設置/檢測即可。
Attach進程方法還是很方便的，它能夠應付各種各樣復雜的進程系統，比如孫子/曾孫進程，比如守護進程（daemon process），唯一需要的就是加入一小段代碼。
GDB wrapper
很多時候，父進程 fork 出子進程，子進程會緊接著調用 exec族函數來執行新的代碼。對于這種情況，我們也可以使用gdb wrapper 方法。它的優點是不用添加額外代碼。
其基本原理是以gdb調用待執行代碼作為一個新的整體來被exec函數執行，使得待執行代碼始終處于gdb的控制中，這樣我們自然能夠調試該子進程代碼。
還是上面那個例子，RIM_Oracle_prog fork出子進程后將緊接著執行RIM_Oracle_Agent.9i的二進制代碼文件。我們將該文件重命名為RIM_Oracle_Agent.9i.binary，并新建一個名為RIM_Oracle_Agent.9i的shell腳本文件，其內容如下：
| 1 2 3 4 | [root@tivf09 bin]# mv RIM_Oracle_Agent.9i RIM_Oracle_Agent.9i.binary [root@tivf09 bin]# cat RIM_Oracle_Agent.9i #!/bin/sh gdb RIM_Oracle_Agent.binary |
當fork的子進程執行名為RIM_Oracle_Agent.9i的文件時，gdb會被首先啟動，使得要調試的代碼處于gdb控制之下。
新的問題來了。子進程是在gdb的控制下了，但還是不能調試：如何與gdb交互呢？我們必須以某種方式啟動gdb，以便能在某個窗口/終端與gdb交互。具體來說，可以使用xterm生成這個窗口。
xterm是X window系統下的模擬終端程序。比如我們在Linux桌面環境GNOME中敲入xterm命令：
xterm
就會跳出一個終端窗口：
終端
如果你是在一臺遠程linux服務器上調試，那么可以使用VNC(Virtual Network Computing) viewer從本地機器連接到服務器上使用xterm。在此之前，需要在你的本地機器上安裝VNC viewer，在服務器上安裝并啟動VNC server。大多數linux發行版都預裝了vnc-server軟件包，所以我們可以直接運行vncserver命令。注意，第一次運行vncserver時會提示輸入密碼，用作VNC viewer從客戶端連接時的密碼。可以在VNC server機器上使用vncpasswd命令修改密碼。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | [root@tivf09 root]# vncserver New 'tivf09:1 (root)' desktop is tivf09:1 Starting applications specified in /root/.vnc/xstartup Log file is /root/.vnc/tivf09:1.log [root@tivf09 root]# [root@tivf09 root]# ps -ef|grep -i vnc root???? 19609???? 1? 0 Jun05 ???????? 00:08:46 Xvnc :1 -desktop tivf09:1 (root) ??-httpd /usr/share/vnc/classes -auth /root/.Xauthority -geometry 1024x768 ??-depth 16 -rfbwait 30000 -rfbauth /root/.vnc/passwd -rfbport 5901 -pn root???? 19627???? 1? 0 Jun05 ???????? 00:00:00 vncconfig -iconic root???? 12714 10599? 0 01:23 pts/0??? 00:00:00 grep -i vnc [root@tivf09 root]# |
Vncserver是一個Perl腳本，用來啟動Xvnc（X VNC server）。X client應用，比如xterm，VNC viewer都是和它通信的。如上所示，我們可以使用的DISPLAY值為tivf09:1。現在就可以從本地機器使用VNC viewer連接過去：
VNC viewer：輸入服務器
輸入密碼：
VNC viewer：輸入密碼
登錄成功，界面和服務器本地桌面上一樣：
VNC viewer
下面我們來修改RIM_Oracle_Agent.9i腳本，使它看起來像下面這樣：
| 1 2 | #!/bin/sh export DISPLAY=tivf09:1.0; xterm -e gdb RIM_Oracle_Agent.binary |
如果你的程序在exec的時候還傳入了參數，可以改成：
| 1 2 | #!/bin/sh export DISPLAY=tivf09:1.0; xterm -e gdb --args RIM_Oracle_Agent.binary $@ |
最后加上執行權限
| 1 | [root@tivf09 bin]# chmod 755 RIM_Oracle_Agent.9i |
現在就可以調試了。運行啟動子進程的程序：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | [root@tivf09 root]# wrimtest -l 9i_linux Resource Type? : RIM Resource Label : 9i_linux Host Name????? : tivf09 User Name????? : mdstatus Vendor???????? : Oracle Database?????? : rim Database Home? : /data/oracle9i/920 Server ID????? : rim Instance Home? : Instance Name? : Opening Regular Session... |
程序停住了。從VNC viewer中可以看到，一個新的gdb xterm窗口在服務器端打開了
gdb xterm 窗口
| 1 2 3 4 | [root@tivf09 root]# ps -ef|grep gdb nobody?? 24312 24311? 0 04:30 ???????? 00:00:00 xterm -e gdb RIM_Oracle_Agent.binary nobody?? 24314 24312? 0 04:30 pts/2??? 00:00:00 gdb RIM_Oracle_Agent.binary root???? 24326 10599? 0 04:30 pts/0??? 00:00:00 grep gdb |
運行的正是要調試的程序。設置好斷點，開始調試吧！
注意，下面的錯誤一般是權限的問題，使用 xhost 命令來修改權限：
xterm 錯誤
| 1 2 3 | [root@tivf09 bin]# export DISPLAY=tivf09:1.0 [root@tivf09 bin]# xhost + access control disabled, clients can connect from any host |
xhost + 禁止了訪問控制，從任何機器都可以連接過來。考慮到安全問題，你也可以使用xhost + <你的機器名>。
小結
上述三種方法各有特點和優劣，因此適應于不同的場合和環境：
- follow-fork-mode方法：方便易用，對系統內核和GDB版本有限制，適合于較為簡單的多進程系統
- attach子進程方法：靈活強大，但需要添加額外代碼，適合于各種復雜情況，特別是守護進程
- GDB wrapper方法：專用于fork+exec模式，不用添加額外代碼，但需要X環境支持（xterm/VNC）。
相關主題
- GDB 官方參考資料：http://sourceware.org/gdb/documentation/
- 更多 VNC 信息：http://www.realvnc.com/
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轉載于:https://www.cnblogs.com/lsgxeva/p/8078700.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的使用 GDB 调试多进程程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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