使用 GDB 調(diào)試多進(jìn)程程序

GDB 是 linux 系統(tǒng)上常用的 c/c++ 調(diào)試工具，功能十分強(qiáng)大。對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，比如多進(jìn)程系統(tǒng)，如何使用 GDB 調(diào)試呢？考慮下面這個(gè)三進(jìn)程系統(tǒng)：

進(jìn)程

Proc2 是 Proc1 的子進(jìn)程，Proc3 又是 Proc2 的子進(jìn)程。如何使用 GDB 調(diào)試 proc2 或者 proc3 呢？

實(shí)際上，GDB 沒(méi)有對(duì)多進(jìn)程程序調(diào)試提供直接支持。例如，使用GDB調(diào)試某個(gè)進(jìn)程，如果該進(jìn)程fork了子進(jìn)程，GDB會(huì)繼續(xù)調(diào)試該進(jìn)程，子進(jìn)程會(huì)不受干擾地運(yùn)行下去。如果你事先在子進(jìn)程代碼里設(shè)定了斷點(diǎn)，子進(jìn)程會(huì)收到SIGTRAP信號(hào)并終止。那么該如何調(diào)試子進(jìn)程呢？其實(shí)我們可以利用GDB的特點(diǎn)或者其他一些輔助手段來(lái)達(dá)到目的。此外，GDB 也在較新內(nèi)核上加入一些多進(jìn)程調(diào)試支持。

接下來(lái)我們?cè)敿?xì)介紹幾種方法，分別是 follow-fork-mode 方法，attach 子進(jìn)程方法和 GDB wrapper 方法。

follow-fork-mode

在2.5.60版Linux內(nèi)核及以后，GDB對(duì)使用fork/vfork創(chuàng)建子進(jìn)程的程序提供了follow-fork-mode選項(xiàng)來(lái)支持多進(jìn)程調(diào)試。

follow-fork-mode的用法為：

set follow-fork-mode [parent|child]

• parent: fork之后繼續(xù)調(diào)試父進(jìn)程，子進(jìn)程不受影響。
• child: fork之后調(diào)試子進(jìn)程，父進(jìn)程不受影響。

因此如果需要調(diào)試子進(jìn)程，在啟動(dòng)gdb后：

并在子進(jìn)程代碼設(shè)置斷點(diǎn)。

此外還有detach-on-fork參數(shù)，指示GDB在fork之后是否斷開(kāi)（detach）某個(gè)進(jìn)程的調(diào)試，或者都交由GDB控制：

set detach-on-fork [on|off]

• on: 斷開(kāi)調(diào)試follow-fork-mode指定的進(jìn)程。
• off: gdb將控制父進(jìn)程和子進(jìn)程。follow-fork-mode指定的進(jìn)程將被調(diào)試，另一個(gè)進(jìn)程置于暫停（suspended）狀態(tài)。

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(jiǎn)單的，但由于其系統(tǒng)內(nèi)核/gdb版本限制，我們只能在符合要求的系統(tǒng)上才能使用。而且，由于follow-fork-mode的調(diào)試必然是從父進(jìn)程開(kāi)始的，對(duì)于fork多次，以至于出現(xiàn)孫進(jìn)程或曾孫進(jìn)程的系統(tǒng)，例如上圖3進(jìn)程系統(tǒng)，調(diào)試起來(lái)并不方便。

Attach子進(jìn)程

眾所周知，GDB有附著（attach）到正在運(yùn)行的進(jìn)程的功能，即attach 命令。因此我們可以利用該命令attach到子進(jìn)程然后進(jìn)行調(diào)試。

例如我們要調(diào)試某個(gè)進(jìn)程RIM_Oracle_Agent.9i，首先得到該進(jìn)程的pid

通過(guò)pstree可以看到，這是一個(gè)三進(jìn)程系統(tǒng)，oserv是RIM_Oracle_prog的父進(jìn)程，RIM_Oracle_prog又是RIM_Oracle_Agent.9i的父進(jìn)程。

通過(guò) pstree 察看進(jìn)程

啟動(dòng)GDB，attach到該進(jìn)程

用 GDB 連接進(jìn)程

現(xiàn)在就可以調(diào)試了。一個(gè)新的問(wèn)題是，子進(jìn)程一直在運(yùn)行，attach上去后都不知道運(yùn)行到哪里了。有沒(méi)有辦法解決呢？

一個(gè)辦法是，在要調(diào)試的子進(jìn)程初始代碼中，比如main函數(shù)開(kāi)始處，加入一段特殊代碼，使子進(jìn)程在某個(gè)條件成立時(shí)便循環(huán)睡眠等待，attach到進(jìn)程后在該代碼段后設(shè)上斷點(diǎn)，再把成立的條件取消，使代碼可以繼續(xù)執(zhí)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(gè)指定的環(huán)境變量的值，或者檢查一個(gè)特定的文件存不存在。以文件為例，其形式可以如下：

當(dāng)attach到進(jìn)程后，在該段代碼之后設(shè)上斷點(diǎn)，再把該文件刪除就OK了。當(dāng)然你也可以采用其他的條件或形式，只要這個(gè)條件可以設(shè)置/檢測(cè)即可。

Attach進(jìn)程方法還是很方便的，它能夠應(yīng)付各種各樣復(fù)雜的進(jìn)程系統(tǒng)，比如孫子/曾孫進(jìn)程，比如守護(hù)進(jìn)程（daemon process），唯一需要的就是加入一小段代碼。

GDB wrapper

很多時(shí)候，父進(jìn)程 fork 出子進(jìn)程，子進(jìn)程會(huì)緊接著調(diào)用 exec族函數(shù)來(lái)執(zhí)行新的代碼。對(duì)于這種情況，我們也可以使用gdb wrapper 方法。它的優(yōu)點(diǎn)是不用添加額外代碼。

其基本原理是以gdb調(diào)用待執(zhí)行代碼作為一個(gè)新的整體來(lái)被exec函數(shù)執(zhí)行，使得待執(zhí)行代碼始終處于gdb的控制中，這樣我們自然能夠調(diào)試該子進(jìn)程代碼。

還是上面那個(gè)例子，RIM_Oracle_prog fork出子進(jìn)程后將緊接著執(zhí)行RIM_Oracle_Agent.9i的二進(jìn)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(gè)名為RIM_Oracle_Agent.9i的shell腳本文件，其內(nèi)容如下：

當(dāng)fork的子進(jìn)程執(zhí)行名為RIM_Oracle_Agent.9i的文件時(shí)，gdb會(huì)被首先啟動(dòng)，使得要調(diào)試的代碼處于gdb控制之下。

新的問(wèn)題來(lái)了。子進(jìn)程是在gdb的控制下了，但還是不能調(diào)試：如何與gdb交互呢？我們必須以某種方式啟動(dòng)gdb，以便能在某個(gè)窗口/終端與gdb交互。具體來(lái)說(shuō)，可以使用xterm生成這個(gè)窗口。

xterm是X window系統(tǒng)下的模擬終端程序。比如我們?cè)贚inux桌面環(huán)境GNOME中敲入xterm命令：

xterm

就會(huì)跳出一個(gè)終端窗口：

終端

如果你是在一臺(tái)遠(yuǎn)程linux服務(wù)器上調(diào)試，那么可以使用VNC(Virtual Network Computing) viewer從本地機(jī)器連接到服務(wù)器上使用xterm。在此之前，需要在你的本地機(jī)器上安裝VNC viewer，在服務(wù)器上安裝并啟動(dòng)VNC server。大多數(shù)linux發(fā)行版都預(yù)裝了vnc-server軟件包，所以我們可以直接運(yùn)行vncserver命令。注意，第一次運(yùn)行vncserver時(shí)會(huì)提示輸入密碼，用作VNC viewer從客戶端連接時(shí)的密碼?？梢栽赩NC server機(jī)器上使用vncpasswd命令修改密碼。

Vncserver是一個(gè)Perl腳本，用來(lái)啟動(dòng)Xvnc（X VNC server）。X client應(yīng)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?，F(xiàn)在就可以從本地機(jī)器使用VNC viewer連接過(guò)去：

VNC viewer：輸入服務(wù)器

輸入密碼：

VNC viewer：輸入密碼

登錄成功，界面和服務(wù)器本地桌面上一樣：

VNC viewer

下面我們來(lái)修改RIM_Oracle_Agent.9i腳本，使它看起來(lái)像下面這樣：

如果你的程序在exec的時(shí)候還傳入了參數(shù)，可以改成：

最后加上執(zhí)行權(quán)限

現(xiàn)在就可以調(diào)試了。運(yùn)行啟動(dòng)子進(jìn)程的程序：

程序停住了。從VNC viewer中可以看到，一個(gè)新的gdb xterm窗口在服務(wù)器端打開(kāi)了

gdb xterm 窗口

運(yùn)行的正是要調(diào)試的程序。設(shè)置好斷點(diǎn)，開(kāi)始調(diào)試吧！

注意，下面的錯(cuò)誤一般是權(quán)限的問(wèn)題，使用 xhost 命令來(lái)修改權(quán)限：

xterm 錯(cuò)誤

xhost + 禁止了訪問(wèn)控制，從任何機(jī)器都可以連接過(guò)來(lái)。考慮到安全問(wèn)題，你也可以使用xhost + <你的機(jī)器名>。

小結(jié)

上述三種方法各有特點(diǎn)和優(yōu)劣，因此適應(yīng)于不同的場(chǎng)合和環(huán)境：

• follow-fork-mode方法：方便易用，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核和GDB版本有限制，適合于較為簡(jiǎn)單的多進(jìn)程系統(tǒng)
• attach子進(jìn)程方法：靈活強(qiáng)大，但需要添加額外代碼，適合于各種復(fù)雜情況，特別是守護(hù)進(jìn)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(huán)境支持（xterm/VNC）。