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性能工具之调试工具 GDB（你以为性能分析中用不到吗？)

文章目录

    • 一、前言
    • 二、环境依赖
    • 三、Helloword 示例
    • 四、调试 Redis 示例
      • 1、下载 Redis 源码并解压
      • 确认编译选项
      • 3、检查编译
      • 4、GDB 调用 redis-server
        • 4.1、方法一
        • 4.2、方法二
      • 5、视频示例
      • 6、GDB 调试过程
    • 五、总结

一、前言

前几天遇到一个 redis 的问题。

说复杂并不复杂，但我想在重现时下载 redis 编译什么的源码折腾了一遍。

调试工具也用于这个过程GDB。

我以为这个工具已经写过文章了，但是我查了自己的微信官方账号和博客，没有。

我现在有了一个习惯。当我不能进行性能分析时，首先检查我的官方账户和博客，我通常会找到答案

二、环境依赖

因为前几天遇到了一个 redis 所以编译了问题 reids，并做一些监控。在这里记录一些操作实践。如果有必要，我会再做一次 GDB 的一些命令使用整理一下。

首先，GDB 对环境有一些要求，debug 包必须完整。例如，我的主机上装有以下内容 debug 包。

[root@7dgroup redis]# rpm -qa|grep debug gcc-base-debuginfo-4.8.5-4.el7.x86_64 glibc-debuginfo-common-2.17-157.el7_3.1.x86_64 nss-softokn-debuginfo-3.28.3-8.el7_4.x86_64 ncurses-debuginfo-5.9-13.20130511.el7.x86_64 yum-plugin-auto-update-debug-info-1.1.31-50.el7.noarch procps-ng-debuginfo-3.3.10-5.el7_2.x86_64 kernel-debuginfo-3.10.0-327.28.2.el7.x86_64 net-snmp-debuginfo-5.7.2-33.el7_5.2.x86_64 gcc-debuginfo-4.8.5-4.el7.x86_64 zlib-debuginfo-1.2.7-15.el7.x86_64 pcre-debuginfo-8.32-15.el7_2.1.x86_64 systemd-debuginfo-219-19.el7_2.12.x86_64 glibc-debuginfo-2.17-157.el7_3.1.x86_64 kernel-debuginfo-common-x86_64-3.10.0-327.28.2.el7.x86_64 [root@7dgroup redis]#

建议大家不要自己安装各种包依赖，比如这样安装:

[root@7dgroup ]# yum install gdb [root@7dgroup ]# debuginfo-install libgcc-4.8.5-4.el7.x86_64 [root@7dgroup ]# debuginfo-install nss-softokn-freebl-3.28.3-8.el7_4.x86_64 pcre-8.32-15.el7_2.1.x86_64 zlib-1.2.7-15.el7.x86_64

所有的依赖都会给你添加。

三、Helloword 示例

先看一个例子:

性能分析调试工具——GDB(你认为性能分析不能用吗？

人越老，越觉得 helloword 示例的好处。直观简单。

GDB 是老牌的调试工具。

在上面的例子中，我写了一个死循环代码，执行左窗，调试右窗。

以前经常看到有人用 GDB 调试 coredump 文件。

当然 GDB 也可以调试正在运行的程序，但是这里有一个前提，就是编译的时候加上 -g 的参数。

通过 attach 连进去后，可以做很多动作，但要知道 attach 同时也会导致程序暂停。如果您想继续运行，请输入c（continue）。

GDB 调试要求为静态状态。

当然，现在有很多动态调试的方法。如果有必要，我以后再写。

attach 之后，您可以查看线程信息 info threads。

输入 bt 查看当前程序运行到哪里。

调试 coredump 文件的优点是程序已经 crash 此时直接 bt 就知道 crash 在哪里？但也需要添加到编译中。-g的参数的。

此外，调试要求系统中有 debuginfo 支持。这个版本必须对应于系统的核心版本，否则就不可用了。

GDB 支持设置断点、观察点和捕获点。还有检查堆栈、运行数据、源代码等的命令。

本来以为可以写很多示例命令，但是写的时候感觉像是在写操作手册。

操作手册已经很多了，所以了。如果有人感兴趣，我会根据读者的要求写相应的例子。

我们在性能分析中经常用的的场景是：

  • 查看断了哪里，然后跟着堆栈去找代码。
  • 在函数或变量上设置断点，执行程序，并在断点命中时查看堆栈信息。

动态调试工具也写在后面，像 systemtap 之类的。

在性能分析过程中，一些似乎不是性能工程师所需要的工具经常被使用。我经常听到一些做性能的人认为这不是他们应该做的。或者根据我以前的观点，职位可以有限，但不要限制你的能力。

但是，不要学偏了。技术需要一条主线，所有的能力都会提供主线服务，否则你不知道该怎么办。

回到性能分析。一些初学者或有经验的人经常与测试工具竞争。

四、调试 Redis 示例

1、下载 Redis 源码并解压

[root@7dgroup GDB]# wget wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz --2019-08-04 10:15:14--  http://wget/ 主机正在分析中 wget (wget)... 失败：未知名称或服务。 wget: 无法分析主机地址 “wget” -2019-08-04 10:15:14--  http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz
正在解析主机 download.redis.io (download.redis.io)... 109.74.203.151
正在连接 download.redis.io (download.redis.io)|109.74.203.151|:80... 已连接。
已发出 HTTP 请求，正在等待回应... 200 OK
长度：1975750 (1.9M) [application/x-gzip]
正在保存至: “redis-5.0.5.tar.gz”

100%[=======================================================================================================================================================>] 1,975,750   20.2KB/s 用时 1m 47s

2019-08-04 10:17:02 (18.0 KB/s) - 已保存 “redis-5.0.5.tar.gz” [1975750/1975750])

FINISHED --2019-08-04 10:17:02--
Total wall clock time: 1m 48s
Downloaded: 1 files, 1.9M in 1m 47s (18.0 KB/s)
[root@7dgroup GDB]# tar zxvf redis-5.0.5.tar.gz
[root@7dgroup GDB]# cd redis-5.0.5
[root@7dgroup redis-5.0.5]# tree -h
.
├── [104K]  00-RELEASENOTES
├── [  53]  BUGS
......
......
......
    ├── [3.7K]  speed-regression.tcl
    └── [ 693]  whatisdoing.sh

68 directories, 725 files
[root@7dgroup redis-5.0.5]#

2、确认编译选项

[root@7dgroup redis-5.0.5]# grep DEBUG src/Makefile
FINAL_CFLAGS=$(STD) $(WARN) $(OPT) $(DEBUG) $(CFLAGS) $(REDIS_CFLAGS)
FINAL_LDFLAGS=$(LDFLAGS) $(REDIS_LDFLAGS) $(DEBUG)
DEBUG=-g -ggdb
	DEBUG=-g
	DEBUG_FLAGS=-g
	export CFLAGS LDFLAGS DEBUG DEBUG_FLAGS
[root@7dgroup redis-5.0.5]#

可以看到默认 redis 源码中就已经把 debug 选项配置好了，真是贴心。

[root@7dgroup redis-5.0.5]# make PREFIX=/root/GDB/redis-5.0.5/redis install
cd src && make install
make[1]: 进入目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
    CC Makefile.dep
make[1]: 离开目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
make[1]: 进入目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
rm -rf redis-server redis-sentinel redis-cli redis-benchmark redis-check-rdb redis-check-aof *.o *.gcda *.gcno *.gcov redis.info lcov-html Makefile.dep dict-benchmark
(cd ../deps && make distclean)
make[2]: 进入目录“/root/GDB/redis-5.0.5/deps”
......
......
......
(cd hiredis && make clean) > /dev/null || true

Hint: It's a good idea to run 'make test' ;)

    INSTALL install
    INSTALL install
    INSTALL install
    INSTALL install
    INSTALL install
make[1]: 离开目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”

请注意，redis 默认使用了 -O2 的编译优化选项。可以去掉，这个在官方的文档中有说明。所以这里的编译最好用如下命令：

make noopt PREFIX=/root/GDB/redis-5.0.5/redis install

另外，这里我也指定了安装目录。

3、检查编译

[root@7dgroup redis-5.0.5]# make test
cd src && make test
make[1]: 进入目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
    CC Makefile.dep
make[1]: 离开目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
make[1]: 进入目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
Cleanup: may take some time... OK
Starting test server at port 11111
[ready]: 28175
Testing unit/printver
[ready]: 28177
Testing unit/dump
[ready]: 28180
Testing unit/auth
......
......
......
  o/ All tests passed without errors!

Cleanup: may take some time... OK
make[1]: 离开目录“/root/GDB/redis-5.0.5/src”
[root@7dgroup redis-5.0.5]#

全部通过没有错误。

以上为什么把 redis 的编译列这么清楚呢。主要是如果有些人在过程中遇到的杂七杂八的问题，可以有个参照。

4、GDB 调用 redis-server

4.1、方法一

直接通过 GDB 启动。

[root@7dgroup redis]# gdb bin/redis-server
.......
.......
.......
Reading symbols from /root/GDB/redis-5.0.5/redis/bin/redis-server...done.
(gdb)

4.2、方法二

  1. 先启动 redis-server。
[root@7dgroup redis]# ./bin/redis-server &
[1] 4001
[root@7dgroup redis]# 4001:C 04 Aug 2019 11:01:39.195 # oO0OoO0Oo bit

......

.-`` .-```. ```\/ _.,_ ''-._ ( ' , .-`  | `, ) Running in standalone mode |`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'| Port: 6379 | `-._ `._ / _.-'    |     PID: 4001
  `-._ `-._  `-./ _.-' _.-' |`-._`-._ `-.__.-'    _.-'_.-'|
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io
  `-._ `-._`-.__.-'_.-'    _.-'

......

4001:M 04 Aug 2019 11:01:39.196 * Ready to accept connections
  1. 查 redis 的 pid
[root@7dgroup redis]# ps -ef|grep redis
root      4001   742  0 11:01 pts/3    00:00:00 ./bin/redis-server *:6379
root      4014   742  0 11:01 pts/3    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@7dgroup redis]#
  1. 连上 GDB
[root@7dgroup redis]# gdb attach 4001
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-80.el7

......
Loaded symbols for /lib64/libdl.so.2
Reading symbols from /lib64/librt.so.1...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/librt-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/librt.so.1
Reading symbols from /lib64/libpthread.so.0...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libpthread-2.17.so.debug...done.
done.
[New LWP 4004]
[New LWP 4003]
[New LWP 4002]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
Loaded symbols for /lib64/libpthread.so.0
Reading symbols from /lib64/libc.so.6...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libc-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/libc.so.6
Reading symbols from /lib64/ld-linux-x86-64.so.2...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/ld-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
0x00007f8a60ce5d13 in epoll_wait () at ../sysdeps/unix/syscall-template.S:81
81	T_PSEUDO (SYSCALL_SYMBOL, SYSCALL_NAME, SYSCALL_NARGS)
(gdb)

或者这样：

[root@7dgroup redis]# gdb ./bin/redis-server 4001
......
Reading symbols from /root/GDB/redis-5.0.5/redis/bin/redis-server...done.
Attaching to program: /root/GDB/redis-5.0.5/redis/./bin/redis-server, process 4001
Reading symbols from /lib64/libm.so.6...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libm-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/libm.so.6
Reading symbols from /lib64/libdl.so.2...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libdl-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/libdl.so.2
Reading symbols from /lib64/librt.so.1...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/librt-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/librt.so.1
Reading symbols from /lib64/libpthread.so.0...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libpthread-2.17.so.debug...done.
done.
[New LWP 4004]
[New LWP 4003]
[New LWP 4002]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
Loaded symbols for /lib64/libpthread.so.0
Reading symbols from /lib64/libc.so.6...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/libc-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/libc.so.6
Reading symbols from /lib64/ld-linux-x86-64.so.2...Reading symbols from /usr/lib/debug/usr/lib64/ld-2.17.so.debug...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
0x00007f8a60ce5d13 in epoll_wait () at ../sysdeps/unix/syscall-template.S:81
81	T_PSEUDO (SYSCALL_SYMBOL, SYSCALL_NAME, SYSCALL_NARGS)
(gdb)

请大家注意，symbols 的加载最好不要出现任务警告或错误，不然调试过程中遇到搞不清楚的问题。

这些 symbols 也是因为有了前面的 debug 编译选项才产生的。并且官方说不影响性能。

下面就可以调试了。

5、视频示例

性能分析之调试工具——GDB之二

DEMO 给人直观的感觉。在上面的 demo 中，我用了 -tui 参数，在调试时，把代码窗口也显示出来，这样就知道当前执行到了哪行代码。

如果你在使用时没有显示出源码，则需要用directory命令把源码加载进来。

命令如下：

(gdb) directory	/root/GDB/redis-5.0.5/src
Source directories searched: /root/GDB/redis-5.0.5/src:$cdir:$cwd
(gdb)

6、GDB 调试过程

  1. 设置断点
(gdb) b setCommand
Breakpoint 1 at 0x452c80: file t_string.c, line 96.
(gdb)
  1. 继续执行
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, setCommand (c=0x7f8a6070da40) at t_string.c:96
96	void setCommand(client *c) {
  1. 断点命中后查看线程
(gdb) info threads
  Id   Target Id         Frame
  4    Thread 0x7f8a59cd6700 (LWP 4002) "redis-server" pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 ()
    at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:185
  3    Thread 0x7f8a594d5700 (LWP 4003) "redis-server" pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 ()
    at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:185
  2    Thread 0x7f8a58cd4700 (LWP 4004) "redis-server" pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 ()
    at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:185
* 1    Thread 0x7f8a61ae3f80 (LWP 4001) "redis-server" setCommand (c=0x7f8a6070da40)
    at t_string.c:96
(gdb)

线程号前面的*代表是当前正在执行的线程。

  1. 切换到线程中去
(gdb) thread 1
[Switching to thread 1 (Thread 0x7f8a61ae3f80 (LWP 4001))]
#0 setCommand (c=0x7f8a6070da40) at t_string.c:96
96	void setCommand(client *c) { 
        
(gdb)

切换到thread 1。

  1. 查看断点

查看断点：

(gdb) bt
#0 setCommand (c=0x7f8a6070da40) at t_string.c:96
#1 0x0000000000430ac7 in call (c=c@entry=0x7f8a6070da40, flags=flags@entry=15)
    at server.c:2439
#2 0x0000000000431d5f in processCommand (c=0x7f8a6070da40) at server.c:2733
#3 0x0000000000440a55 in processInputBuffer (c=0x7f8a6070da40) at networking.c:1470
#4 0x000000000042af80 in aeProcessEvents (eventLoop=eventLoop@entry=0x7f8a6062b0a0,
    flags=flags@entry=11) at ae.c:443
#5 0x000000000042b24b in aeMain (eventLoop=0x7f8a6062b0a0) at ae.c:501
#6 0x00000000004280ff in main (argc=<optimized out>, argv=0x7ffe1bf60ac8) at server.c:4200
(gdb)
  1. 单步跟踪 next
(gdb) n
102	    for (j = 3; j < c->argc; j++) {
  1. 进入到函数内部 step
(gdb) s
100	    int flags = OBJ_SET_NO_FLAGS;
(gdb)
  1. 打印变量值
(gdb) p j
$3 = 3
(gdb) p *a
$6 = 58989
(gdb)
(gdb) p 't_string.c'::a
$7 = { 
        58989, 57068, 5}
(gdb) i locals
j = 3
expire = 0x0
unit = 0
flags = 0
(gdb)

指定查看全局变量的值，通过 :: 操作符。

  • file::variable
  • function::variable

因为当全局变量与局部变量冲突时，全局变量会被隐藏。

  1. 查看当前 stack frame 局部变量
(gdb) i locals
j = 3
expire = 0x0
unit = 0
flags = 0
(gdb)
  1. 查看当前 stack frame 参数
(gdb) info args
c = 0x7f8a6070da40
(gdb)
  1. 修改变量的值
(gdb) i	locals
j = 0
expire = 0x5d46a88f
unit = 0
flags =	4392628
(gdb) set var j	= 1
(gdb) i	locals
j = 1
expire = 0x5d46a88f
unit = 0
flags =	4392628
(gdb)

上面这些操作让大家有一个直观的认识，看到了完整的调试过程。但是并不是 GDB 所有的指令集。

至少有了一个感觉就是我们在调试时对程序是想干吗干吗。

五、总结

我看到有挺多的 GDB 的指令集的教程，有兴趣的可以一一试下指令。

本来我也是整理了指令集的，但是感觉和其他人整理的也没有什么区别，所以就不想发出来了。

后面有的 GDB 调试的具体场景，再看 GDB 在具体场景中的使用。

标签： 104k400vcbb电容

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