GDB 调试多进程或者多线程应用
GDB
是 linux
系统上常用的 c/c++
调试工具, 功能十分强大. 对于较为复杂的系统, 比如多进程系统, 如何使用 GDB
调试呢?
考虑下面这个三进程系统 :
进程 ProcessChild
是 ProcessParent
的子进程, ProcessParentThread
又是 ProcParent
的子线程. 如何使用 GDB
调试 子进程 ProcessChild
或者子线程 ProcessParentThread
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, 如果该进程 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. 如果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? 其实我们可以利用 GDB
的特点或者其他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.
接下来我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.
1 follow-fork-mode方法
参考 gdb调试多进程和多线程命令
1.1 follow-fork-mode方法简介
默认设置下, 在调试多进程程序时 GDB
只会调试主进程. 但是 GDB > V7.0
支持多进程的分别以及同时调试, 换句话说, GDB
可以同时调试多个程序. 只需要设置 follow-fork-mode
(默认值 parent
) 和 detach-on-fork
(默认值 on
)即可.
follow-fork-mode | detach-on-fork | 说明 |
---|---|---|
parent | on |
只调试主进程( GDB 默认)
|
child | on | 只调试子进程 |
parent | off |
同时调试两个进程, gdb 跟主进程, 子进程 block 在 fork 位置
|
child | off |
同时调试两个进程, gdb 跟子进程, 主进程 block 在 fork 位置
|
设置方法
set follow-fork-mode [parent|child]set detach-on-fork [on|off]
- 1
- 2
- 3
查询正在调试的进程
info inferiors
- 1
切换调试的进程
inferior <infer number>
- 1
添加新的调试进程
add-inferior [-copies n] [-exec executable]
- 1
可以用 file executable
来分配给 inferior
可执行文件.
其他 :
remove-inferiors infnodetach inferior
- 1
- 2
- 3
GDB
默认支持调试多线程, 跟主线程, 子线程 block
在 create thread
查询线程
info threads
- 1
切换调试线程
thread <thread number>
- 1
1.2 示例程序例程
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>#include <unistd.h>void processParent( );
void processChild( );void * processParentworker(void *arg);int main(int argc, const char *argv[])
{int pid;pid = fork( );if(pid != 0) // fork return child pid in parent processprocessParent( );else // fork return 0 in child processprocessChild( );return 0;
}void processParent( )
{pid_t pid = getpid();char prefix[] = "ProcessParent: ";//char tprefix[] = "thread ";int tstatus;pthread_t pt;printf("%s%d %s\n", prefix, pid, "step1");tstatus = pthread_create(&pt, NULL, processParentworker, NULL);if(tstatus != 0){printf("ProcessParent: Can not create new thread.");}processParentworker(NULL);sleep(1);
}void * processParentworker(void *arg)
{pid_t pid = getpid( );pthread_t tid = pthread_self( );char prefix[] = "ProcessParentThread: ";char tprefix[] = "thread ";printf("%s%d %s%ld %s\n", prefix, pid, tprefix, tid, "step2");printf("%s%d %s%ld %s\n", prefix, pid, tprefix, tid, "step3");return NULL;
}void processChild( )
{pid_t pid = getpid( );char prefix[] = "ProcessChild: ";printf("%s%d %s\n", prefix, pid, "step1");printf("%s%d %s\n", prefix, pid, "step2");printf("%s%d %s\n", prefix, pid, "step3");
}
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主程序 fork
出一个子进程, 然后父进程在执行的过程中通过 pthread_create
创建出一个子线程.
输出:
./test
ProcessParent: 7993 step1
ProcessChild: 7994 step1
ProcessChild: 7994 step2
ProcessChild: 7994 step3
ProcessParentThread: 7993 thread 140427861296960 step2
ProcessParentThread: 7993 thread 140427861296960 step3
ProcessParentThread: 7993 thread 140427853031168 step2
ProcessParentThread: 7993 thread 140427853031168 step3
- 1
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1.3 调试
1.3.1 开始调试
首先调试主进程, block
子进程在 fork
的位置.
set follow-fork-mode parent
set detach-on-fork off
- 1
- 2
show follow-fork-mode
show detach-on-fork
- 1
- 2
接着在主进程 fork
的时候和三个进程(线程)的内部均设置断电. 下面分别跟踪三个进程
# 在主进程fork的时候设置断点
b 16
# 在主进程pthread_create的时候设置断点
b 36
# 在父进程执行的开始位置设置断点
b 28
# 在子进程执行的开始位置设置断点
b 48
# 在子线程执行的开始位置设置断点
b 61
- 1
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1.3.2 调试父进程
首先开始调试父进程
# run 运行程序
r
- 1
- 2
进程停在了 fork
的位置
查看进程和线程的信息, 由于进程停在了 fork
的地址, 还没有创建子进程, 因此只有主进程
由于设置了 follow-fork-mode = parent
和 detach-on-fork = off
. 因此在 fork
之后, gdb
进程会开始调试主进程, 而子进程会阻塞在 fork
之后的位置. 而我们在每个进程的执行函数路径的开始都打了断点, 那么我们继续执行, 进程将运行主程序, 走到 ProcessParent
的位置.
下面我们来验证一下
#继续程序的执行
c OR continue
#也可以next执行
next
- 1
- 2
- 3
- 4
可以看到程序停在了主进程 ProcessParent
的开始位置.
现在我们查看进程和线程的信息, 此时父进程(pid = 9766
)创建了子进程(pid = 10036
), gdb 目前正在调试父进程
info inferiors
info threads
- 1
- 2
1.3.3 调试子进程
下面我们开始跟进子进程, 之前通过 info inferiors/threads
来查看进程信息的时候可以看到, 进程的编号信息, 父进程(pid = 9766
)编号为 1
, 子进程(pid = 10036
)编号为 2
.
我们接着将 gdb
attach 到子进程.
inferiors 2
- 1
然后 continue 运行程序, 程序会停止在子进程 ProcessChild
的位置.
continue
- 1
1.3.4 调试子线程
现在我们继续回到主线程然后待其创建子线程之后, 跟踪子线程.
由于在父进程的程序逻辑处 pthread_create
处设置了断点, 将会停在 pthread_create
的地方
接着往下执行, 这样子线程就会被创建, 然后我们查看进程和线程的信息
info inferiors
info threads
- 1
- 2
我们可以查看到 info inferiors
不能看到父进程创建的子线程, 但是 info threads
可以看到.
然后开始调试子线程
thread 3
- 1
2 Attach
子进程
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdbmp/
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. 因此我们可以利用该命令 attach
到子进程然后进行调试.
例如我们要调试某个进程 process
, 首先得到该进程的 pid
ps -ef | grep process
- 1
然后可以通过 pstree
可以看到该进程下的线程信息
pstree -H pid
- 1
启动 GDB attach
到该进程
现在就可以调试了. 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, 比如 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, 使代码可以继续执行下去.
至于这段代码所采用的条件, 看你的偏好了. 比如我们可以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, 其形式可以如下 :
void debug_wait(char *tag_file)
{while(1){if (tag_file存在)睡眠一段时间;elsebreak;}
}
- 1
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- 10
当 attach
到进程后, 在该段代码之后设上断点, 再把该文件删除就 OK
了. 当然你也可以采用其他的条件或形式, 只要这个条件可以设置检测即可.
Attach
进程方法还是很方便的, 它能够应付各种各样复杂的进程系统, 比如孙子/曾孙进程, 比如守护进程(daemon process
), 唯一需要的就是加入一小段代码.
3 gdb swapper
Debugging with GDB学习记录(二)
GDB调试及其调试脚本的使用
使用 GDB 调试多进程程序
本作品/博文 ( AderStep-紫夜阑珊-青伶巷草 Copyright ©2013-2017 ), 由 成坚(gatieme) 创作,
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