Debugger 的理念，原理和使用

理念

关于 debugger 的理念，我的想法和这篇 blog 完全相同:

I do not use a debugger

如果出现 bug ，你应该想到的是:

• 重构代码，让代码更佳清晰，bug 不容易发生
• 增加更多的测试，让 bug 更加容易显形

而不是使用 debugger 让自己陷入到细节中。

当然也有例外，如果你刚刚接手陌生的一个大项目，debugger 是分析代码流程的好工具。

[ ] gdb 的原理

gdb 的使用

首先强烈推荐 gdb-dashboard

Basic

• break
• continue
• backtrace
• next line
• step in
• gdb -ex “handle SIG127 nostop noprint” -ex “run” –args ./a.out 1 2 3
  • 启动 gdb 之后首先执行 handle SIG127 nostop noprint 和 run，然后调试 a.out ，而且 a.out 的参数为 1 2 3

breakpoints

• To list current breakpoints: “info break”
• To delete a breakpoint: “del [breakpointnumber]”
• To temporarily disable a breakpoint: “dis [breakpointnumber]”
• To enable a breakpoint: “en [breakpointnumber]”
• To ignore a breakpoint until it has been crossed x times:”ignore [breakpointnumber] [x]”
• To save breakpoints: save breakpoints [filename]
• To set a temporary breakpoint: tbreak cited from ¹

watch

• watch variable
• watch *(data type*)address : 监控一个地址上的变化¹
• watch expr thread threadnum : 只是监控特定线程的
• rwatch / awatch : 设置只读 watchpoint 和读写 watchpoint

catch

• catch syscall : 可以用于替代 strace 分析

backtrace

• bt full : 在 backtrace 的基础上显示每一个 frame 的信息

print

• p array[index]@num : 打印数组 array 从 index 开始的 num 个成员
• 打印内存
  • x/nfs addr : nfs=(number format size) 例如 x/2xb 0x401234
  • f : 和 printf 相同
  • s : b (byte，1 个字节) h (half，两个字节) w (word，四个字节) g (gaint，四个字节)

例如打印内核中的变量: jiffies

>>> x/xw &jiffies
0xffffffff82807980 <jiffies_64>:        0xfffb6c20
>>> x/xg &jiffies
0xffffffff82807980 <jiffies_64>:        0x00000000fffb6c20

attach

gdb -p PID

thread

• thread apply all bt

signal

• handle SIG127 nostop noprint pass : gdb 是否停止，是否打印信息，是否将信号传递给程序
• signal SIG127 : 给被调试的程序发送
• 可以通过 $_siginfo 变量读取一些额外的有关当前信号的信息

info

• info functions
• info proc mapppins
• info frame
• info files
• info signal
• info sharedlibrary
• info threads
• info args
• info variables
• info locals

[ ] gdb script

高级

• 条件 break
• continue 多次

给定一个虚拟地址，获取其所在源代码地址，一种方法是通过 add2line

➜  test git:(fix-kern) ✗ addr2line -e posted_ipi 0x406aec
/home/maritns3/core/dune/libdune/apic.c:53

但是 gdb 也可以，使用 disassemble 0x406aec 来查看

• 直接反汇编一个函数 : disassemble do_dentry_open
• disassemble /m 0x406aec 可以显示源码和汇编
• disassemble /r 0x406aec 可以显示 hex 和汇编

小技巧

• gdb 退出时不显示提示信息
  • set confirm off
• 退出正在调试的函数
  • finish
  • return
• 直接执行函数
  • call
• 检查变量
  • whatis var
  • i variables var
  • ptype var
• 将汇编格式改为 intel 格式 set disassembly-flavor intel
• 如果要把断点设置在汇编指令层次函数的开头，要使用如下命令：b *func
• 清屏 : Ctrl-l

gdb 封装工具

1. https://www.gdbgui.com/
2. https://github.com/rohanrhu/gdb-frontend

其他工具

这里列举了 Linux 平台上的各种 debugger，https://scattered-thoughts.net/writing/the-state-of-linux-debuggers/

record debugger

记录下一个程序所有的状态，从而可以切入到任何一个时间点来调试

• qita : 大名鼎鼎的 George Hotz 写的基于 QEMU 的调试器
• rr : 真的可以用的，虽然存在一些限制
  • 相关论文

内存泄露调试技术

• valgrind
• heaptrack : a heap memory profiler for Linux

代码覆盖率工具

• syzkaller

静态检查工具

misc

• DynamoRIO : 通过动态插桩来调试
• mull is a practical mutation testing tool for C and C++.
• https://clang.llvm.org/docs/AddressSanitizer.html

关键参考

• 100 个 gdb 技巧
• gdb checksheet

调试 coroutine

原理参考：https://mp.weixin.qq.com/s/R0Ja-0HXdZyNSkpM2Y6Gsg

在 QEMU 中存在对应的脚本，在 gdb 的 cmdline 中使用 help qemu 可以有:

qemu bt -- Display backtrace including coroutine switches
qemu coroutine -- Display coroutine backtrace
qemu handlers -- Display aio handlers
qemu mtree -- Display the memory tree hierarchy
qemu tcg-lock-status -- Display TCG Execution Status
qemu timers -- Display the current QEMU timers

[ ] 配合 coredump 使用

• https://linux-audit.com/understand-and-configure-core-dumps-work-on-linux/

TODO

• https://stackoverflow.com/questions/43701428/gdb-proc-info-mapping-vs-proc-pid-mapping
• 调查一下 https://github.com/smcdef/kprobe-template 难道 ebpf 不能实现这个功能 ?

[ ] 介绍下 coredump 的生成原理

1. 如果 data type 是一个结构体，而且这个结构体很大，那怎么办 ? ↩ ↩²