Linux 里面的gdb到底是个什么东西？

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问题描述:

第一次在Linux上工作，要用到一个什么gdb的东东。gdb到底是什么呢，各位老大？

解析:

Linux 包含了一个叫 gdb 的 GNU 调试程序. gdb 是一个用来调试 C 和 C++ 程序的强力调试器. 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况. 以下是 gdb 所提供的一些功能:

它使你能监视你程序中变量的值.

它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行.

它使你能一行行的执行你的代码.

在命令行上键入 gdb 并按回车键就可以运行 gdb 了, 如果一切正常的话, gdb 将被启动并且你将在屏幕上看到类似的内容:

GDB is free sofare and you are wele to distribute copies of it

under certain conditionstype "show copying" to see the conditions.

There is absolutely no warranty for GDBtype "show warranty" for details.

GDB 4.14 (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Sofare Foundation, Inc.

(gdb)

当你启动 gdb 后, 你能在命令行上指定很多的选项. 你也可以以下面的方式来运行 gdb :

gdb <fname>

当你用这种方式运行 gdb , 你能直接指定想要调试的程序. 这将告诉gdb 装入名为 fname 的可执行文件. 你也可以用 gdb 去检查一个因程序异常终止而产生的 core 文件, 或者与一个正在运行的程序相连. 你可以参考 gdb 指南页或在命令行上键入 gdb -h 得到一个有关这些选项的说明的简单列表.

安装KGDB调试环境需要为Linux 内核加上 kgdb补丁，补丁实现GDB远程调试所需要的功能，包括命令处理、陷阱处理及串口通信3个主要的部分。KGDB补丁的主要作用是在Linux 内核中添加了一个调试Stub。调试Stub是Linux 内核中的一小段代码，是运行GDB的开发机和所调试内核之间的一个媒介。GDB和调试stub之间通过GDB串行协议进行通信。GDB串行协议是-种基于消息的ASCII 码协议﹐包含了各种调试命令。当设置断点时,KGDB将断点的指令替换为一条 trap指令，当执行到断点时控制权就转移到调试 stub中去。此时，调试stub 的任务就是使用远程串行通信协议将当前环境传送给GDB，然后从GDB处接收命令。GDB命令告诉stub 下一步该做什么，当stub收到继续执行的命令时，将恢复程序的运行环境，把对 CPU的控制权重新交还给内核。KGDB补丁给内核添加以下3个部件：

(1 ) GDB stub

GDB stub被称为调试插桩（简称为stub)，是KGDB调试器的核心。它是Linux内核中的一小段代码，用来处理主机上: GDB发来的各种请求并且在内核处于被调试状态时，控制目标机板上的处理器。

(2）修改异常处理函数

当这个异常发生时，内核将控制权交给KGDB调试器，程序进入KGDB提供的异常处理函数中。在里面，可以分析程序的各种情况。

(3)串口通信

GDB和 stub之间通过GDB串行协议进行通信。它是一种基于消息的ASCII 码协议，包含了各种调试命令。除串口外，也可以使用网卡进行通信。以设置内核断点为例说明KGDB与GDB之间的工作过程。设置断点时，KGDB修改内核代码，将断点位置的指令替换成一条异常指令(在ARM中这是一条未定义的指令)。当执行到断点时发生异常，控制权转移到stub 的异常处理函数中。此时，stub的任务就是使用GDB串行通信协议将当前环境传送给GDB，然后从GDB处接收命令，GDB命令告诉stub下一步该做什么。当stub收到继续执行的命令时，将恢复原来替换的指令、恢复程序的运行环境，把对CPU的控制权重新交还给内核。

在2.5.60版Linux内核及以后，GDB对使用fork/vfork创建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 [parentchild]parent: fork之后继续调试父进程，子进程不受影响。child: fork之后调试子进程，父进程不受影响。因此如果需要调试子进程，在启动gdb后：(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之后是否断开（detach）某个进程的调试，或者都交由GDB控制：set detach-on-fork [onoff]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，如果你使用的是GDB6.4，就只有follow-fork-mode模式。follow-fork-mode/detach-on-fork的使用还是比较简单的，但由于其系统内核/gdb版本限制，我们只能在符合要求的系统上才能使用。而且，由于follow-fork-mode的调试必然是从父进程开始的，对于fork多次，以至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。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RIM_Oracle_Agent.9i，首先得到该进程的pid[root@tivf09 tianq]# ps -efgrep RIM_Oracle_Agent.9inobody6722 6721 0 05:57 ?00:00:00 RIM_Oracle_Agent.9iroot 7541 27816 0 06:10 pts/300:00:00 grep -i rim_oracle_agent.9i通过pstree可以看到，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。[root@tivf09 root]# pstree -H 6722通过 pstree 察看进程启动GDB，attach到该进程用 GDB 连接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}}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。GDB wrapper很多时候，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。对于这种情况，我们也可以使用gdb wrapper 方法。它的优点是不用添加额外代码。其基本原理是以gdb调用待执行代码作为一个新的整体来被exec函数执行，使得待执行代码始终处于gdb的控制中，这样我们自然能够调试该子进程代码。还是上面那个例子，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。我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，其内容如下：[root@tivf09 bin]# mv RIM_Oracle_Agent.9i RIM_Oracle_Agent.9i.binary[root@tivf09 bin]# cat RIM_Oracle_Agent.9i#!/bin/shgdb 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。

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