Linux常用调试工具
编译阶段
Linux入门
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nm 获取二进制文件包含的符号信息
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strings 获取二进制文件包含的字符串常量
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strip 去除二进制文件包含的符号
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readelf 显示目标文件详细信息
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objdump 尽可能反汇编出源代码
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addr2line 根据地址查找代码行
运行阶段
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gdb 强大的调试工具
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ldd 显示程序需要使用的动态库和实际使用的动态库
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strace 跟踪程序当前的系统调用
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ltrace 跟踪程序当前的库函数
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time 查看程序执行时间、用户态时间、内核态时间
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gprof 显示用户态各函数执行时间
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valgrind 检查内存错误
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mtrace 检查内存错误
其他
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proc文件系统
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系统日志
02 编译阶段
nm（获取二进制文件里面包含的符号）
符号：函数、变量
参数：
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-C 把C++函数签名转为可读形式
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-A 列出符号名的时候同时显示来自于哪个文件。
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-a 列出所有符号（这将会把调试符号也列出来。默认状态下调试符号不会被列出）
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-l 列出符号在源代码中对应的行号（指定这个参数后，nm将利用调试信息找出文件名以及符号的行号。对于一个已定义符号，将会找出这个符号定义的行号，对于未定义符号,显示为空）
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-n 根据符号的地址来排序（默认是按符号名称的字母顺序排序的）
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-u 只列出未定义符号
strings（获取二进制文件里面的字符串常量）
功能：
获取二进制文件里面的字符串常量
用途：
比较重要的是检查KEY泄露
eg：strings | grep '^.\{16\}$' 查找中是否存在一行有16个字符的行，并显示出来。
选项：
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-a 不只是扫描目标文件初始化和装载段, 而是扫描整个文件。
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-f 在显示字符串之前先显示文件名。
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-n min-len打印至少min-len字符长的字符串.默认的是4。
#strings /lib/tls/libc.so.6 | grep GLIBCGLIBC_2.0GLIBC_2.1GLIBC_2.1.1……
这样就能看到glibc支持的版本。
strip（去除二进制文件里面包含的符号）
用途：
可执行程序减肥（通常只在已经调试和测试过的生成模块上，因为不能调试了）
反编译、反跟踪
readelf（显示目标文件详细信息）
nm 程序可用于列举符号及其类型和值，但是，要更仔细地研究目标文件中这些命名段的内容，需要使用功能更强大的工具。其中两种功能强大的工具是objdump和readelf。
readelf工具使用来显示一个或多个ELF格式文件信息的GNU工具。使用不同的参数可以查看ELF文件不同的的信息。
readelf
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-a 显示所有ELF文件的信息
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-h 显示ELF文件的文件头
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-l 显示程序头（program-header）和程序段（segment）和段下面的节
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-S 显示较为详细的节信息（section）
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-s 显示符号信息，
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-n 显示标识信息（如果有）
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-r 显示重定位信息(如果有)
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-u 显示展开函数信息（如果有）
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-d 显示动态节信息，一般是动态库的信息
objdump（尽可能反汇编出源代码）objdump –S
尽可能反汇编出源代码，尤其当编译的时候指定了-g参数时，效果比较明显。
addr2line（根据地址查找代码行）
当某个进程崩溃时，日志文件（/var/log/messages）中就会给出附加的信息，包括程序终止原因、故障地址，以及包含程序状态字（PSW）、通用寄存器和访问寄存器的简要寄存器转储。
eg：Mar 31 11:34:28 l02 kernel: failing address: 0
如果可执行文件包括调试符号（带-g编译的），使用addr2line，可以确定哪一行代码导致了问题。
eg：addr2line –e exe addr
其实gdb也有这个功能，不过addr2line的好处是，很多时候，bug很难重现，我们手上只有一份crash log。这样就可以利用addr2line找到对应的代码行，很方便。
注意：
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该可执行程序用-g编译，使之带调试信息。
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如果crash在一个so里面，那addr2line不能直接给出代码行。
参数：
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-a 在显示函数名或文件行号前显示地址
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-b 指定二进制文件格式
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-C 解析C++符号为用户级的名称,可指定解析样式
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-e 指定二进制文件
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-f 同时显示函数名称
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-s 仅显示文件的基本名，而不是完整路径
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-i 展开内联函数
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-j 读取相对于指定节的偏移而不是绝对地址
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-p 每个位置都在一行显示
03 运行阶段
调试程序的常见步骤：
1、确定运行时间主要花在用户态还是内核态（比较土的一个方法：程序暂时屏蔽daemon()调用，hardcode收到n个请求后exit(0)，time一下程序……）。
2、如果是用户态，则使用gprof进行性能分析。
3、如果是内核态，则使用strace进行性能分析，另外可以使用其他工具（比如ltrace等）辅助。
ldd（显示程序需要使用的动态库和实际使用的动态库）
# ldd /bin/lslinux-gate.so.1 => (0xbfffe000)librt.so.1 => /lib/librt.so.1 (0xb7f0a000)libacl.so.1 => /lib/libacl.so.1 (0xb7f04000)libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7dc3000)libpthread.so.0 => /lib/libpthread.so.0 (0xb7dab000)/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f1d000)libattr.so.1 => /lib/libattr.so.1 (0xb7da6000)
第一栏：需要用什么库；第二栏：实际用哪个库文件；第三栏：库文件装载地址。
如果缺少动态库，就会没有第二栏。
strace（跟踪当前系统调用）
结果默认输出到2。
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-p “ attach到一个进程
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-c 最后统计各个system call的调用情况
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-T 打印system call的调用时间
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-t/-tt/-ttt 时间格式
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-f/-F 跟踪由fork/vfork调用所产生的子进程
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-o “，将strace的输出定向到file中。
如：strace -f -o ~/
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-e expr 指定一个表达式，用来控制如何跟踪，格式如下:
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-e open等价于-e trace=open，表示只跟踪open调用
使用 strace –e open ./prg 来看程序使用了哪些配置文件或日志文件，很方便。
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-e trace=“ 只跟踪指定的系统调用
例如：-e trace=open,close,rean,write 表示只跟踪这四个系统调用.
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-e trace=file只跟踪有关文件操作的系统调用
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-e trace=process只跟踪有关进程控制的系统调用
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-e trace=network跟踪与网络有关的所有系统调用
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-e strace=signal 跟踪所有与系统信号有关的系统调用
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-e trace=ipc跟踪所有与进程通讯有关的系统调用
ltrace（跟踪当前库函数）
参数和strace很接近
time（查看程序执行时间、用户态时间、内核态时间）
# time ps aux | grep 'hi'1020 21804 0.0 0.0 1888 664 pts/6 S+ 17:46 0:00 grep hireal 0m0.009suser 0m0.000ssys 0m0.004s
注意：
time只跟踪父进程，所以不能fork
gprof（显示用户态各函数执行时间）
gprof原理：
在编译和链接程序的时候（使用 -pg 编译和链接选项），gcc在你应用程序的每个函数中都加入了一个名为mcount（or“_mcount”, or“__mcount”）的函数，也就是说-pg编译的应用程序里的每一个函数都会调用mcount, 而mcount会在内存中保存一张函数调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。这张调用图也保存了所有与函数相关的调用时间，调用次数等等的所有信息。
使用步骤：
1、使用 -pg 编译和链接应用程序
gcc -pg -o exec exec.c
如果需要库函数调用情况：
gcc -lc_p -gp -o exec exec.c
2、执行应用程序使之生成供gprof 分析的数据gmon.out
3、使用gprof 程序分析应用程序生成的数据
gprof exec gmon.out > profile.txt
注意：
程序必须通过正常途径退出（exit()、main返回），kill无效。对后台常驻程序的调试——我的比较土方法是，屏蔽daemon()调用，程序hardcode收到n个请求后exit(0)。
有时不太准。
只管了用户态时间消耗，没有管内核态消耗。
gdb core exec （gdb查看core文件） 准备生成core：
启动程序前，ulimit -c unlimited，设置core文件不限制大小。（相反，ulimit -c 0，可以阻止生成core文件）
默认在可执行程序的路径，生成的是名字为core的文件，新的core会覆盖旧的。
设置core文件名字：
/proc/sys/kernel/core_uses_pid 可以控制产生的core文件的文件名中是否添加pid作为扩展，1为扩展，否则为0。
proc/sys/kernel/core_pattern 可以设置格式化的core文件保存位置或文件名，比如原来文件内容是core，可以修改为：
echo "/data/core/core-%e-%p-%t" > core_pattern
以下是参数列表:
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%p – insert pid into filename 添加pid
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%u – insert current uid into filename 添加当前uid
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%g – insert current gid into filename 添加当前gid
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%s – insert signal that caused the coredump into the filename 添加导致产生core的信号
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%t – insert UNIX time that the coredump occurred into filename 添加core文件生成时的unix时间
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%h – insert hostname where the coredump happened into filename 添加主机名
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%e – insert coredumping executable name into filename 添加命令名
使用gdb查看core：
gdb
opprofile （查看CPU耗在哪）
常用命令
使用oprofile进行cpu使用情况检测，需要经过初始化、启动检测、导出检测数据、查看检测结果等步骤，以下为常用的oprofile命令。
初始化
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opcontrol –no-vmlinux : 指示oprofile启动检测后，不记录内核模块、内核代码相关统计数据
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opcontrol –init : 加载oprofile模块、oprofile驱动程序
检测控制
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opcontrol –start : 指示oprofile启动检测
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opcontrol –dump : 指示将oprofile检测到的数据写入文件
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opcontrol –reset : 清空之前检测的数据记录
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opcontrol -h : 关闭oprofile进程
查看检测结果
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opreport : 以镜像(image)的角度显示检测结果，进程、动态库、内核模块属于镜像范畴
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opreport -l : 以函数的角度显示检测结果
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opreport -l test : 以函数的角度，针对test进程显示检测结果
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opannotate -s test : 以代码的角度，针对test进程显示检测结果
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opannotate -s /lib64/libc-2.4.so : 以代码的角度，针对libc-2.4.so库显示检测结果
linux # opreportCPU: Core 2, speed 2128.07 MHz (estimated) Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Clock cycles when not halted) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000CPU_CLK_UNHALT.........| samples | %| ------------------------ 31645719 87.6453 no-vmlinux 4361113 10.3592 libend.so 7683 0.1367 libpython2.4.so.1.0 7046 0.1253 op_test
valgrind（检查内存错误）
使用步骤：
1、官网下载并安装valgrind。
2、-g编译的程序都可以使用。
官网的示例代码test.c
#include void f(void){ int* x = malloc(10 * sizeof(int)); x[10] = 0; // problem 1: heap block overrun} // problem 2: memory leak -- x not freedint main(void){ f(); return 0;}
编译程序gcc -Wall -g -o test test.c
3、valgrind启动程序，屏幕输出结果。
valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test
注意：
valgrind只能查找堆内存的访问错误，对栈上的对象和静态对象没办法。
valgrind会影响进程性能，据说可能慢20倍，所以在性能要求高的情况下，只能使用mtrace这种轻量级的工具了（但是mtrace只能识别简单的内存错误）。
如果程序生成的core的堆栈是错乱的，那么基本上是stackoverflow了。这种情况，可以通过在编译的时候，加上 –fstack-protector-all 和 -D_FORTIFY_SOURCE=2 来检测。Stack-protector-all 会在每个函数里加上堆栈保护的代码，并在堆栈上留上指纹。（记录下，没用过）
因为valgrind 查不了栈和静态对象的内存访问越界，这类问题，可以通过使用gcc的-fmudflap –lmudflap 来检测。（记录下，没用过）
全局变量的类型不一致的问题，现在还找到比较好的方法，这从另一个方面说明全局对象不是个好的设计，这给调试带来了麻烦。
mtrace（检查内存错误）
mtrace是glibc內提供的工具，原理很简单，就是把你程序中malloc()和free()的位置全部下來，最后两辆配对，沒有配对到的就是memory leak。
使用的步骤如下：
1、代码中添加mtrace()
#include #include int main(void){ int *p; int i;#ifdef DEBUG setenv("MALLOC_TRACE", "./memleak.log", 1); mtrace();#endif p=(int *)malloc(1000); return 0;}
这段代码malloc了一个空间，却沒有free掉。我们添加9-12行的mtrace调用。
2、编译gcc -g -DDEBUG -o test1 test1.c
3、执行./test1，在目录里会发现./memleak.log。
4、使用mtrace memleak.log 查看信息。
# mtrace test1 memleak.log- 0x0804a008 Free 3 was never alloc'd 0xb7e31cbe- 0x0804a100 Free 4 was never alloc'd 0xb7ec3e3f- 0x0804a120 Free 5 was never alloc'd 0xb7ec3e47Memory not freed:-----------------Address Size Caller0x0804a4a8 0x3e8 at /home/illidanliu/test1.c:14
可以看到test1.c没有对应的free()。
04 其他
proc文件系统
内核的窗口。
proc文件系统是一个伪文件系统，它存在内存当中，而不占用外存空间。
用户和应用程序可以通过proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。
proc/目录结构（部分）：
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cmdline 内核命令行
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cpuinfo 关于Cpu信息
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devices 可以用到的设备（块设备/字符设备）
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filesystems 支持的文件系统
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interrupts 中断的使用
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ioports I/O端口的使用
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kcore 内核核心映像
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kmsg 内核消息
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meminfo 内存信息
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mounts 加载的文件系统
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stat 全面统计状态表
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swaps 对换空间的利用情况
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version 内核版本
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uptime 系统正常运行时间
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net 网络信息
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sys 可写，可以通过它来访问或修改内核的参数
proc//目录结构（部分）：
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cmdline 命令行参数
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environ 环境变量值
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fd 一个包含所有文件描述符的目录
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mem 进程的内存被利用情况
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stat 进程状态
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status Process status in human readable form
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cwd 当前工作目录的链接
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exe Link to the executable of this process
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maps 内存映像
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statm 进程内存状态信息
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root 链接此进程的root目录
系统日志
/var/log/下的日志文件：
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/var/log/messages 整体系统信息，其中也包含系统启动期间的日志。此外，mail、cron、daemon、kern和auth等内容也记录在var/log/messages日志中。
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/var/log/auth.log 系统授权信息，包括用户登录和使用的权限机制等。
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/var/log/boot.log 系统启动时的日志。
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/var/log/daemon.log 各种系统后台守护进程日志信息。
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/var/log/lastlog 记录所有用户的最近信息。这不是一个ASCII文件，因此需要用lastlog命令查看内容。
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/var/log/user.log 记录所有等级用户信息的日志。
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/var/log/cron 每当cron进程开始一个工作时，就会将相关信息记录在这个文件中。
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/var/log/wtmp或utmp 登录信息。
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/var/log/faillog 用户登录失败信息。此外，错误登录命令也会记录在本文件中。