Linux高级调试与优化——gdb调试命令
番外
2019年7月26日至27日，公司邀请《软件调试》和《格蠹汇编——软件调试案例集锦》两本书的作者张银奎老师进行《Linux高级调试与优化》培训，有幸聆听张老师的课程。若干年前有幸拜读过《软件调试》一书，受益匪浅。
张老师给人的感觉温文尔雅，谦谦如玉，对Windows和Linux内核的内存分配和任务管理机制有非常深入的了解，对Intel CPU的内部实现机制也有很深的功底，如数据/代码缓存、数据/代码TLB缓存、乱序执行、MMU机制等。
整个培训的内容包括：
1）Linux gdb调试命令
2）Linux信号量机制和应用程序崩溃
4）用户态堆
5）Linux内存管理
6）Linux任务管理
7）使用kdb/kgdb调试Linux内核
8）oops和panic
Linux gdb命令
1、跟踪调试类
file <可执行文件> 加载可执行文件
break <func>|<file:line> 设置代码段断点，如果设置的函数所在的库还没有加载到进程地址空间，也可以设置断点，这个时候它是一个悬而未决的断点（pending状态），因为不确定其具体地址是多少，但是进程继续运行加载了库文件后，其地址就确定下来了
break [file:line] if cond 如果cond满足条件则在指定处断点
info breakpoints 查看断点
enable <break number> 使能断点
disable <break number> 禁用断点
delete <break number> 删除断点
watch <addr/variable> 设置数据段断点（也称内存断点或者硬件断点，Intel CPU最多支持同时设置4个数据断点）
awatch 设置数据写操作断点
rwatch 设置数据读操作断点
info watchpoints 查看观察点
backtrace 显示函数调用栈，如果出现符号表无法显示，而是显示??，则表示编译器没有为该段代码分配符号表，即一段匿名代码，比如汇编代码或者一次性执行的代码
where 与backtrace相同
run 从程序入口开始执行
continue 继续运行，直到下一个断点或者程序结束
next 执行下一行代码，如果代码行为子函数调用，不进入子函数内部，当做一条代码行执行
step 单步调试，执行下一行代码，如果代码行为子函数调用，进入子函数内部逐条执行
ni 执行下一条指令
si 单步调试，执行下一条指令
finish 运行直到当前函数执行完
frame <n> 选择第n层调用栈帧
up 选择上一层调用栈帧
down 选择下一层调用栈帧
info threads 查看所有线程
thread [thread number] 跳转到指定的线程
thread apply all <command> 针对所有线程执行指定命令
thread apply all bt 显示所有线程的调用栈
2、info类（观察调试相关信息）
info breakpoints 显示break断点
info watchpoints 显示watch观察点
info files 显示elf文件信息
info sharedlibrary 显示共享库地址映射
info registers 显示CPU通用寄存器值
info all-registers 显示所有CPU寄存器值
info args 显示函数参数
info var [regex] 显示全局变量或者名字包含regex字符串的全局变量
info locals显示局部变量
info func [regex] 查找调用regex函数的函数
info address s 显示符号s的地址
info signals 显示信号量
info stack 显示函数调用栈，作用同bt命令
info frame [n] 显示指令调用栈帧
info display 显示显示配置
info line num 显示代码行
info source 显示代码文件名
info sources 显示正在使用的代码列表
info threads 显示所有线程
3、show命令观察gdb本身的信息
4、x直接观察内存
x/128wx $sp
x/128wi $pc
例如：
(gdb) x/64wx $sp
0xe342c548: 0x00000000 0xe342cb40 0x00000000 0x00000000
0xe342c558: 0x06f74f8f 0x0c6a543b 0xe342cb40 0xfff333f4
0xe342c568: 0x00000000 0x00000152 0x00000000 0xfff333f4
0xe342c578: 0x00000000 0xe342c67c 0x00000000 0x00000000
0xe342c588: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c598: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5a8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5b8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5c8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5d8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5e8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c5f8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c608: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c618: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c628: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0xe342c638: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
5、list命令
显示当前执行命令前后的代码
disp /3i $pc 每次单步执行都显示接下来要执行三条指令
6、print命令
p [/f] expr - print命令后通常接C语言表达式，返回表达式结果
ptype [expr]/[type] 打印结构体
p addr@[num] 表示打印从addr地址开始的num个字节
7、disassemble 反汇编
set disassemble-flavor [att|intel] 设置汇编指令格式
Linux gdb模式使用AT&T汇编格式，通过set disassemble-flavor intel可以修改汇编格式
8、gdb中执行shell命令
使用shell <cmd>或者!<cmd>格式即可
9、gdb配置命令
set solib-absolute-prefix 设置应用程序加载库的前缀
set solib-search-path 设置应用程序加载库的绝对路径
GDB实现机制
gdb、glibc和linux都是属于GNU框架之下，gdb和strace命令一样，都是基于linux内核提供的ptrace系统调用实现的。
ptrace(process trace)系统调用允许父进程监视或者操控子进程的内部执行状态，修改子线程的内存和寄存器，因此它通常被gdb或者strace这类跟踪调试或者代码分析的工具使用。
gdb设置断点的原理是插桩，一段代码执行到桩处，则触发SIGTRAP(Trace/breakpoint trap)信号量。
参考文档
