【小白进阶】Linux 调试大法——gdb

2024-02-09 22:20
文章标签 进阶 linux 调试 小白 gdb 大法

本文主要是介绍【小白进阶】Linux 调试大法——gdb，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

初衷

        gdb调试是每一个后端开发工程师所必备的技能，我们工作总是会用gdb协助我们去分析和调试问题。但是大部分同学的技能仅停留在最基础的查看问题。即gdb program -->r --> 问题复现 --> bt 查看源码中的哪一行出现了错误。再稍微熟练点的，可能就是p var查看一下变量的值，进一步协助排查。

        我想说的是，这点能力是完全不够的，身边一些同事稍微遇到一点问题，就不知道如何进行调试了。比如：

  • 目标平台没有gdb 工具
  • 程序及动态库符号被strip了，bt 查看不到详细信息
  • 问题不是必现，一直等待会耗费人力

        一旦遇到这些问题，大部分肯定都会一脸懵逼，不知道该怎么办了。但是我认为：作为后端开发工程师，gdb 调试是必备技能，这个技能应该是一个能力集，不仅仅是会几个gdb 调试指令即可，而是在这个过程中，遇到任何问题，都应该能够独立分析解决。这也是我写本篇文章的初心。

目标平台没有gdb怎么办

        嵌入式平台的资源有限，很多厂家并不会将gdb 等工具集成到设备中。这就导致很多新手同学，不知道该怎么办了。犹记得刚毕业，我天马行空的居然尝试将虚拟机中的gdb copy 到目标设备中，期待能够正常使用（现在想想，真心觉得傻得可爱。【申明一下哈，有可能会成功哦，前提是你的开发设备和目标设备都是相同的架构】）。

        遇到这种情况，我们一般都需要重新编译gdb 工具。有兴趣的同学可以参考这篇文章，应该算是较为详细。工作中如何编译开源工具(gdb)_gdb编译_谢艺华的博客-CSDN博客。

coredump

        我们在开发调试过程中，若一直使用gdb进行调试，这对于测试和开发而言会不太方便，影响效率。特别是在压力测试的场景中。如何解决这一难题呢？我们可以使用linux自带的coredump机制。

        Coredump叫做核心转储，它是进程运行时在突然崩溃的那一刻的一个内存快照。操作系统在程序发生异常而异常在进程内部又没有被捕获的情况下，会把进程此刻内存、寄存器状态、运行堆栈等信息转储保存在一个文件里。

        但是这个机制默认可能是没有开启的，因为一旦开启后，会对系统赞成较大的压力。开启方式有两种：

系统设置

一、开启 coredump

执行ulimit -c查看coredump 是否开启，若结果为0，则认为没有启动coredump文件生成。需要进行打开。

1. 临时启用：ulimit -c 1024或ulimit -c unlimited。

前一种是限制core dump的文件大小不超过1024K，后一种是不限制core dump文件的大小。建议根据实际情况进行设置大小，因为coredump是将程序崩溃的那一刻的内存进行快照，因此越占用内存的进程，其生成的core文件，也就会越大。因此动辄几个G的core文件，也就不再稀奇。很有可能把磁盘占满了，导致程序异常。

2. 永久有效：打开/etc/profile文件, 增加如下以下并生使其生效：ulimit -S -c unlimited > /dev/null 2>&1。

二、设置coredump文件名

        设备里面可能同时运行多个应用，不同的应用可能都会发生crash，若core文件名不做特殊识别，可能无法在多个core文件中，找到我们需要的那一个。因此对core文件进行文件名设置，就显得很有必要。

echo '/corefiles/core-%e-%p-%t' > /proc/sys/kernel/core_pattern，其中：

  • /corefiles是core文件的保存路径。
  • core-%e-%p-%t是core 文件名，以core-开头。
  • %p 所dump进程的进程ID
  • %u 所dump进程的实际用户ID
  • %g 所dump进程的实际组ID
  • %s 导致本次core dump的信号
  • %t core dump的时间 (由1970年1月1日计起的秒数)
  • %h 主机名
  • %e 程序文件名

一般默认就设置为core-%e-%p-%t。

三、设置coredump文件保存位置

        我们知道嵌入式平台的磁盘空间一般也是有限的，但是它会通过挂载不同的磁盘分区，实现扩容。比如：

        如上图，我的环境中，默认core文件保存的路径是/usr/share/apport/apport/,若/usr所挂载的分区磁盘空间不足怎么办，那么此时就可以通过修改core文件保存路径实现。

        同理，同样通过修改/proc/sys/kernel/core_pattern。

代码设置

        有时候，我们也可以通过程序开启coredump，这样测试人员就不用在意系统环境的设置了。但是前提是程序必须以root权限运行。代码示例如下：

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/prctl.h>
#include <sys/resource.h>
#include <string.h>
#include<fcntl.h>
#include <time.h>

#define CORE_FILE_SIZE 1024*1024*5    /** core文件大小，可根据实际情况设置*/
#define KERNEL_PATTERN_FILE  "/proc/sys/kernel/core_pattern"
void coredump_file_set(char *name)
{
        struct rlimit rlim;
        getrlimit(RLIMIT_CORE, &rlim);
        rlim.rlim_cur = rlim.rlim_max = CORE_FILE_SIZE;
        int32_t ret = setrlimit(RLIMIT_CORE, &rlim);
        if(ret < 0){
                perror("setrlimit");
                return;
        }
        
        char path[256] = {'0'};
        sprintf(path, "/ota_master_data/%sCore_%t", name);

        int32_t core_pattern_fd = open(KERNEL_PATTERN_FILE, O_RDWR|O_NDELAY|O_TRUNC, 0666);
        if(core_pattern_fd < 0){
                perror("open");
                free(localtime);
                return;
        }

        ret = write(core_pattern_fd, path, strlen(path));
        if(ret < 0){
                perror("write");
        }
                free(localtime);
        close(core_pattern_fd);
}

int32_t main(int32_t argc, char* argv[])
{
    coredump_file_set("App");      
    return 0;
}

调试

        程序异常之后，我们就可以在设置的路径下生成对应的coredump文件，通过对应编译链中的gdb工具可分析coredump文件。为什么要用工具链中的gdb工具呢？这个可以思考一下，可以在评论区回答哦~~~。

调试程序步骤：

1. 启动gdb，进入core文件。命令格式：gdb [exec file] [core file]。如下：

yihua@ubuntu:~/coredump/core$ /opt/corbos-linux/2.30.0/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/aarch64-poky-linux/aarch64-poky-linux-gdb otamaster  otaMasterCore_1699106821.8
GNU gdb (GDB) 9.2
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
Type "show copying" and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "--host=x86_64-pokysdk-linux --target=aarch64-poky-linux".
Type "show configuration" for configuration details.
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find the GDB manual and other documentation resources online at:
    <http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.

For help, type "help".
Type "apropos word" to search for commands related to "word"...
Reading symbols from otamaster...
.....

warning: Could not load shared library symbols for 43 libraries, e.g. /usr/library/libvdi_main.so.
Use the "info sharedlibrary" command to see the complete listing.
Do you need "set solib-search-path" or "set sysroot"?
--Type <RET> for more, q to quit, c to continue without paging--
Core was generated by `otamaster -c ../etc/otamasterConfig.json'.
Program terminated with signal SIGSEGV, Segmentation fault.
#0  0x0000007f9b14ef90 in ?? ()
[Current thread is 1 (LWP 25)]
(gdb)

2. 设置库的加载路径。可执行程序运行时会加载很多动态库，core文件中的一些代码段很有可能就是在这些库中，若不加载这些依赖库，就无法观察相应的符号及堆栈信息。

3. 将设备中程序依赖的库拷贝出来。ldd或objdump -x programe | grep NEEDED查看依赖库。

4. 在GDB中设置动态库寻找路径。set solib-search-path。如：

(gdb) info sharedlibrary
From                To                  Syms Read   Shared Object Library
                                        No          /usr/library/libvdi_main.so
                                        No          /usr/library/libabupFoundation.so
                                        No          /adaptive/usr/lib/libdlt.so.2
                                        No          /usr/library/libjson-c.so.5
                                        No          /usr/lib/libcrypto.so.1.1
                                        No          /usr/library/libota.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libMI_VCCD_MISESDK.so
                                        No          /usr/library/libdiagSecurityAccess.so
                                        No          /usr/library/libOTAMasterService.so
                                        No          /usr/library/libOTAMasterVehCloudApi.so
                                        No          /usr/library/libotamaster_api_vehicle_info.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libotaapi_shared.so
                                        No          /usr/library/libota_delta.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libHostSecurityLog.so
                                        No          /adaptive/lib/libpthread.so.0
                                        No          /adaptive/usr/lib/libstdc++.so.6
                                        No          /adaptive/lib/libgcc_s.so.1
                                        No          /adaptive/lib/libc.so.6
                                        No          /lib/ld-linux-aarch64.so.1
                                        No          /adaptive/lib/libdl.so.2
                                        No          /usr/library/libvdi_convert.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libdoipequip.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libcn_x509_proxy.so
                                        No          /usr/lib/libssl.so.1.1
                                        No          /adaptive/lib/librt.so.1
                                        No          /adaptive/lib/libm.so.6
                                        No          /hostLibrary/lib/libhse_wrapper.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libcert.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libnddscpp2.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libnddsc.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libnddscore.so
                                        No          /hostLibrary/lib/librticonnextmsgcpp2.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libdoipcommon.so
                                        No          /adaptive/usr/lib/libz.so.1
                                        No          /hostLibrary/lib/libcn_x509_crypto.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libcn_x509_common.so
                                        No          /usr/lib/libhse-libclient.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libPersistencyCommon.so
--Type <RET> for more, q to quit, c to continue without paging--

刚开始，exec file 依赖这些动态库，但是都没有加载到。执行set solib-search-path后。

(gdb) set solib-search-path .
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libvdi_main.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libabupFoundation.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libjson-c.so.5...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libota.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libdiagSecurityAccess.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libOTAMasterService.so...
(No debugging symbols found in /home/yihua/coredump/core/libOTAMasterService.so)
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libOTAMasterVehCloudApi.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libotamaster_api_vehicle_info.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libota_delta.so...
Reading symbols from /home/yihua/coredump/core/libvdi_convert.so...
(gdb) info sharedlibrary
From                To                  Syms Read   Shared Object Library
0x0000007f9d32cbe0  0x0000007f9d34a87c  Yes         /home/yihua/coredump/core/libvdi_main.so
0x0000007f9c5d2230  0x0000007f9c8154e0  Yes         /home/yihua/coredump/core/libabupFoundation.so
                                        No          /adaptive/usr/lib/libdlt.so.2
0x0000007f9c443b60  0x0000007f9c44c2e4  Yes         /home/yihua/coredump/core/libjson-c.so.5
                                        No          /usr/lib/libcrypto.so.1.1
0x0000007f9c198600  0x0000007f9c199e04  Yes         /home/yihua/coredump/core/libota.so
                                        No          /hostLibrary/lib/libMI_VCCD_MISESDK.so
0x0000007f9c163950  0x0000007f9c1649f0  Yes         /home/yihua/coredump/core/libdiagSecurityAccess.so
0x0000007f9be0db20  0x0000007f9bff69b0  Yes (*)     /home/yihua/coredump/core/libOTAMasterService.so
0x0000007f9b539fc0  0x0000007f9b56132c  Yes         /home/yihua/coredump/core/libOTAMasterVehCloudApi.so
0x0000007f9b5136b0  0x0000007f9b51e568  Yes         /home/yihua/coredump/core/libotamaster_api_vehicle_info.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libotaapi_shared.so
0x0000007f9b477cd0  0x0000007f9b47fbf8  Yes         /home/yihua/coredump/core/libota_delta.so
                                        No          /xmiLibrary/usr/lib/libHostSecurityLog.so
                                        No          /adaptive/lib/libpthread.so.0
                                        No          /adaptive/usr/lib/libstdc++.so.6
                                        No          /adaptive/lib/libgcc_s.so.1
                                        No          /adaptive/lib/libc.so.6
                                        No          /lib/ld-linux-aarch64.so.1
                                        No          /adaptive/lib/libdl.so.2
0x0000007f9b05bd40  0x0000007f9b08c42c  Yes         /home/yihua/coredump/core/libvdi_convert.so

如上，设置动态库寻找路径后，就可以正常加载动态库了。

5. 在进入gdb后，查找段错误位置：where或者bt。

gdb 常用调试命令

        通过上面流程，我们已经能够正式进入gdb调试阶段了。在这里我分享一下，我常用的一些命令。

  • backtrace 与 frame

backtrace 可简写成 bt，用于查看当前所在线程的调用堆栈。如果我们想切换到其他堆栈处，则可以使用frame命令。frame命令可被简写成f，f 堆栈编号。

  • info 用于查看一些信息，我经常的搭配是
  • info locals 查看当前栈中的局部变量。
  • info threads 查看当前线程信息。
  • info b 查看当前断点信息。
  • info registers 查看当前寄存器值，比如常见栈顶寄存器，PC寄存器。
  • print 打印或修改变量，寄存器的值。
  • x 打印内存值 x /nfu <address>。
  • n：是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址（units）的内容。
  • f： 表示显示的格式（format）

                x （hexadecimal）按十六进制格式显示变量。
                d （signed decimal）按十进制格式显示变量。
                u （unsigned decimal）按十进制格式显示无符号整型。
                o （octal）按八进制格式显示变量。
                t （binary）按二进制格式显示变量。
                a （address）按十六进制格式显示地址，并显示距离前继符号的偏移量(offset)。常用于定位未知地址(变量)。
                c （character）按字符格式显示变量。
                f （floating）按浮点数格式显示变量。

  • u   表示（the unit size）从当前地址往后请求的位宽大小。如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字 节，g表示八字节。

例如，打印当前栈顶地址开始，4字节为单位，以16进制输出，共输出16个。即输出栈顶64字节内容。

  • info  proc  mappings 。查看当前进程的maps，即动态库和可执行程序，加载到虚拟地址的maps。在某些场景下，作用非常大。可参考

案例实践

        关于gdb的实际案例分析，可参考我的gdb调试专栏。后续也会持续更新案例。

linux gdb 调试_谢艺华的博客-CSDN博客

技巧

一、 如何修改正在运行的程序的标准输出

场景：有些情况下，我们需要查看一个程序的日志输出，但苦于这个程序并不是我们开发的。默认情况下，该程序的输出默认是到/dev/null中的。如何查看它的输出呢？

  1. 获取正在运行的进程pid。ps -ef | grep MCM_atcop_svr
  2. 运行gdb命令。gdb -p pid
  3. 通过close系统调用关闭标准输出(STDOUT)或者标准错音误(STDERR): call close(1)
  4. 通过create系统调用打开一个文件并将其文件描述符通过dup2系统调用复制给标准输出或者标准错误:call dup2(creat("/tmp/log",0600),1)
  5. 退出调试器:quit

总结

        上述便是本文的分享，如果能给各位看客带来一点帮助，还请三连支持一下。您的支持就是我的动力。

 若我的内容对您有所帮助，还请关注我的公众号。不定期分享干活,剖析案例，也可以一起讨论分享。
我的宗旨：
踩完您工作中的所有坑并分享给您，让你的工作无bug，人生尽是坦途

这篇关于【小白进阶】Linux 调试大法——gdb的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

原文地址:https://blog.csdn.net/xieyihua1994/article/details/134669921
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