用GDB调试多进程程序

时间:2020-12-09 16:41:30

 

有一段时间没有写技术方面的东西了^_^。众所周知,GDB是Unix/Linux下调试程序的龙头老大,GDB功能强大,我们在平时多使用其一些最基本的功能,而且一般调试的都是单进程的程序。最近一个项目中的问题让我接触如何使用GDB调试多进程程序,更确切的是说调试调用fork的多进程程序。

使用GDB最好的文档就是其名为'Debugging with GDB'的参考手册。手册中有一小章节提到了如何调试多进程程序。一般情况下,如果被gdb调试的程序中调用fork派生出一个新的子进程,这时gdb调试的仍然还是父进程,其子进程的执行不被理会。如果之前你在子进程的执行routine上设置了断点,那么当子进程执行到那个断点时,子进程会因为收到一个SIGTRAP信号而自行终止,除非你在子进程中拦截了该信号。

那么使用GDB该如何调试多进程程序呢?在其参考手册中提供了一种通用方法,这里说说(GDB在某些平台上如HP-UX,还提供了更简便的方法,不过不具备通用性,这里不说):

[测试程序]
我们先看看我们的测试程序:
/* in eg1.c */

int wib(int no1, int no2)
{
        int result, diff;
        diff = no1 - no2;
        result = no1 / diff;
        return result;
}

int main()
{
        pid_t   pid;

        pid = fork();
        if (pid <0) {
                printf("fork err/n");
                exit(-1);
        } else if (pid == 0) {
                /* in child process */
                sleep(60); ------------------ (!)

                int     value   = 10;
                int     div     = 6;
                int     total   = 0;
                int     i       = 0;
                int     result  = 0;

                for (i = 0; i < 10; i++) {
                        result = wib(value, div);
                        total += result;
                        div++;
                        value--;
                }

                printf("%d wibed by %d equals %d/n", value, div, total);
                exit(0);
        } else {
                /* in parent process */
                sleep(4);
                wait(-1);
                exit(0);
        }
}
该测试程序中子进程运行过程中会在wib函数中出现一个'除0'异常。现在我们就要调试该子进程。

[调试原理]
不知道大家发现没有,在(!)处在我们的测试程序在父进程fork后,子进程调用sleep睡了60秒。这就是关键,这个sleep本来是不该存在于子进程代码中的,而是而了使用GDB调试后加入的,它是我们调试的一个关键点。为什么要让子进程刚刚运行就开始sleep呢?因为我们要在子进程睡眠期间,利用shell命令获取其process id,然后再利用gdb调试外部进程的方法attach到该process id上,调试该进程。

[调试过程]
我觉上面的调试原理的思路已经很清晰了,剩下的就是如何操作的问题了。我们来实践一次吧!
我所使用的环境是Solaris OS 9.0/GCC 3.2/GDB 6.1。

GDB调试程序的前提条件就是你编译程序时必须加入调试符号信息,即使用'-g'编译选项。首先编译我们的源程序'gcc -g -o eg1 eg1.c'。编译好之后,我们就有了我们的调试目标eg1。由于我们在调试过程中需要多个工具配合,所以你最好多打开几个终端窗口,另外一点需要注意的是最好在eg1的working directory下执行gdb程序,否则gdb回提示'No symbol table is loaded'。你还得手工load symbol table。好了,下面我们就'按部就班'的开始调试我们的eg1。

执行eg1:
eg1 &   --- 让eg1后台运行吧。

查找进程id:
ps -fu YOUR_USER_NAME

运行gdb:
gdb
(gdb) attach xxxxx  --- xxxxx为利用ps命令获得的子进程process id
(gdb) stop --- 这点很重要,你需要先暂停那个子进程,然后设置一些断点和一些Watch
(gdb) break 37 -- 在result = wib(value, div);这行设置一个断点,可以使用list命令察看源代码
Breakpoint 1 at 0x10808: file eg1.c, line 37.
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37                              result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=10, no2=6) at eg1.c:13
13              diff = no1 - no2;
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37                              result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=9, no2=7) at eg1.c:13
13              diff = no1 - no2;
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37                              result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=8, no2=8) at eg1.c:13
13              diff = no1 - no2;
(gdb) next
14              result = no1 / diff;
(gdb) print diff
$6 = 0        ------- 除数为0,我们找到罪魁祸首了。
(gdb) next
Program received signal SIGFPE, Arithmetic exception.
0xff29d830 in .div () from /usr/lib/libc.so.1

至此,我们调试完毕。

上面仅仅是一个简单的多进程程序,在我们平时开发的多进程程序远远比这个复杂,但是调试基本原理是不变,有一些技巧则需要我们在实践中慢慢摸索。