使用 GDB 调试多进程程序

使用 GDB 调试多进程程序

来源 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdbmp/index.html

 

GDB 是 linux 系统上经常使用的 c/c++ 调试工具，功能十分强大。对于较为复杂的系统，好比多进程系统，如何使用 GDB 调试呢？考虑下面这个三进程系统：

进程

Proc2 是 Proc1 的子进程，Proc3 又是 Proc2 的子进程。如何使用 GDB 调试 proc2 或者 proc3 呢？

实际上，GDB 没有对多进程程序调试提供直接支持。例如，使用GDB调试某个进程，若是该进程fork了子进程，GDB会继续调试该进程，子进程会不受干扰地运行下去。若是你事先在子进程代码里设定了断点，子进程会收到SIGTRAP信号并终止。那么该如何调试子进程呢？其实咱们能够利用GDB的特色或者其余一些辅助手段来达到目的。此外，GDB 也在较新内核上加入一些多进程调试支持。

接下来咱们详细介绍几种方法，分别是 follow-fork-mode 方法，attach 子进程方法和 GDB wrapper 方法。

follow-fork-mode

在2.5.60版Linux内核及之后，GDB对使用fork/vfork建立子进程的程序提供了follow-fork-mode选项来支持多进程调试。

follow-fork-mode的用法为：

set follow-fork-mode [parent|child]

• parent: fork以后继续调试父进程，子进程不受影响。
• child: fork以后调试子进程，父进程不受影响。

所以若是须要调试子进程，在启动gdb后：

1	(gdb) set follow-fork-mode child

并在子进程代码设置断点。

此外还有detach-on-fork参数，指示GDB在fork以后是否断开（detach）某个进程的调试，或者都交由GDB控制：

set detach-on-fork [on|off]

• on: 断开调试follow-fork-mode指定的进程。
• off: gdb将控制父进程和子进程。follow-fork-mode指定的进程将被调试，另外一个进程置于暂停（suspended）状态。

注意，最好使用GDB 6.6或以上版本，若是你使用的是GDB6.4，就只有follow-fork-mode模式。

follow-fork-mode/detach-on-fork的使用仍是比较简单的，但因为其系统内核/gdb版本限制，咱们只能在符合要求的系统上才能使用。并且，因为follow-fork-mode的调试必然是从父进程开始的，对于fork屡次，以致于出现孙进程或曾孙进程的系统，例如上图3进程系统，调试起来并不方便。

Attach子进程

众所周知，GDB有附着（attach）到正在运行的进程的功能，即attach <pid>命令。所以咱们能够利用该命令attach到子进程而后进行调试。

例如咱们要调试某个进程RIM_Oracle_Agent.9i，首先获得该进程的pid

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[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

经过pstree能够看到，这是一个三进程系统，oserv是RIM_Oracle_prog的父进程，RIM_Oracle_prog又是RIM_Oracle_Agent.9i的父进程。

1	[root@tivf09 root]# pstree -H 6722

经过 pstree 察看进程

启动GDB，attach到该进程

用 GDB 链接进程

如今就能够调试了。一个新的问题是，子进程一直在运行，attach上去后都不知道运行到哪里了。有没有办法解决呢？

一个办法是，在要调试的子进程初始代码中，好比main函数开始处，加入一段特殊代码，使子进程在某个条件成立时便循环睡眠等待，attach到进程后在该代码段后设上断点，再把成立的条件取消，使代码能够继续执行下去。

至于这段代码所采用的条件，看你的偏好了。好比咱们能够检查一个指定的环境变量的值，或者检查一个特定的文件存不存在。以文件为例，其形式能够以下：

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void debug_wait(char *tag_file) {      while(1)      {          if (tag_file存在)              睡眠一段时间;          else              break;      } }

当attach到进程后，在该段代码以后设上断点，再把该文件删除就OK了。固然你也能够采用其余的条件或形式，只要这个条件能够设置/检测便可。

Attach进程方法仍是很方便的，它可以应付各类各样复杂的进程系统，好比孙子/曾孙进程，好比守护进程（daemon process），惟一须要的就是加入一小段代码。

GDB wrapper

不少时候，父进程 fork 出子进程，子进程会紧接着调用 exec族函数来执行新的代码。对于这种状况，咱们也可使用gdb wrapper 方法。它的优势是不用添加额外代码。

其基本原理是以gdb调用待执行代码做为一个新的总体来被exec函数执行，使得待执行代码始终处于gdb的控制中，这样咱们天然可以调试该子进程代码。

仍是上面那个例子，RIM_Oracle_prog fork出子进程后将紧接着执行RIM_Oracle_Agent.9i的二进制代码文件。咱们将该文件重命名为RIM_Oracle_Agent.9i.binary，并新建一个名为RIM_Oracle_Agent.9i的shell脚本文件，其内容以下：

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[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

当fork的子进程执行名为RIM_Oracle_Agent.9i的文件时，gdb会被首先启动，使得要调试的代码处于gdb控制之下。

新的问题来了。子进程是在gdb的控制下了，但仍是不能调试：如何与gdb交互呢？咱们必须以某种方式启动gdb，以便能在某个窗口/终端与gdb交互。具体来讲，可使用xterm生成这个窗口。

xterm是X window系统下的模拟终端程序。好比咱们在Linux桌面环境GNOME中敲入xterm命令：

xterm

就会跳出一个终端窗口：

终端

若是你是在一台远程linux服务器上调试，那么可使用VNC(Virtual Network Computing) viewer从本地机器链接到服务器上使用xterm。在此以前，须要在你的本地机器上安装VNC viewer，在服务器上安装并启动VNC server。大多数linux发行版都预装了vnc-server软件包，因此咱们能够直接运行vncserver命令。注意，第一次运行vncserver时会提示输入密码，用做VNC viewer从客户端链接时的密码。能够在VNC server机器上使用vncpasswd命令修改密码。

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[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是一个Perl脚本，用来启动Xvnc（X VNC server）。X client应用，好比xterm，VNC viewer都是和它通讯的。如上所示，咱们可使用的DISPLAY值为tivf09:1。如今就能够从本地机器使用VNC viewer链接过去：

VNC viewer：输入服务器

输入密码：

VNC viewer：输入密码

登陆成功，界面和服务器本地桌面上同样：

VNC viewer

下面咱们来修改RIM_Oracle_Agent.9i脚本，使它看起来像下面这样：

1 2	#!/bin/sh export DISPLAY=tivf09:1.0; xterm -e gdb RIM_Oracle_Agent.binary

若是你的程序在exec的时候还传入了参数，能够改为：

1 2	#!/bin/sh export DISPLAY=tivf09:1.0; xterm -e gdb --args RIM_Oracle_Agent.binary $@

最后加上执行权限

1	[root@tivf09 bin]# chmod 755 RIM_Oracle_Agent.9i

如今就能够调试了。运行启动子进程的程序：

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[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。从VNC viewer中能够看到，一个新的gdb xterm窗口在服务器端打开了

gdb xterm 窗口

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[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

运行的正是要调试的程序。设置好断点，开始调试吧！

注意，下面的错误通常是权限的问题，使用 xhost 命令来修改权限：

xterm 错误

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[root@tivf09 bin]# export DISPLAY=tivf09:1.0 [root@tivf09 bin]# xhost + access control disabled, clients can connect from any host

xhost + 禁止了访问控制，从任何机器均可以链接过来。考虑到安全问题，你也可使用xhost + <你的机器名>。

小结

上述三种方法各有特色和优劣，所以适应于不一样的场合和环境：

• follow-fork-mode方法：方便易用，对系统内核和GDB版本有限制，适合于较为简单的多进程系统
• attach子进程方法：灵活强大，但须要添加额外代码，适合于各类复杂状况，特别是守护进程
• GDB wrapper方法：专用于fork+exec模式，不用添加额外代码，但须要X环境支持（xterm/VNC）。

 

相关主题

• GDB 官方参考资料：http://sourceware.org/gdb/documentation/
• 更多 VNC 信息：http://www.realvnc.com/