从零开始学习MySQL调试跟踪（1）

• 1. 编译GreatSQL

• 2. 安装gdb

• 3. 开始调试GreatSQL源码

  • 3.1 利用gdb设置断点

  • 3.2 使用 Trace 文件调试

有时为了跟踪故障需要调试MySQL/GreatSQL源码，本文介绍如何在Linux下构建MySQL/GreatSQL源码调试环境。

在这之前，我也是一名小白，一起从零开始探索吧。

本文以CentOS 8.x环境下的GreatSQL 8.0.25-16版本为例。

1. 编译GreatSQL

查看系统环境：

$ cat /etc/system-release

CentOS Linux release 8.4.2105

首先，从 https://gitee.com/GreatSQL/GreatSQL/releases/ 下载GreatSQL 8.0.25-16的源码包

1. Source Code

Packages	Size
greatsql-8.0.25-16.tar.gz	503M

接下来，参考文章 在Linux下源码编译安装GreatSQL 构建好编译环境。然后开始编译GreatSQL源码，编译参数中增加/修改debug相关选项，这样编译后得到的二进制文件才能支持调试模式，例如：

$ cd /opt/greatsql-8.0.25-16
$ mkdir -p build
$ cd build
$ cmake3 .. \
-DBOOST_INCLUDE_DIR=/opt/boost_73_0 \
-DLOCAL_BOOST_DIR=/opt/boost_73_0 \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64 \
-DWITH_ZLIB=bundled \
-DWITH_NUMA=ON \
-DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS="-ljemalloc" \
-DBUILD_CONFIG=mysql_release \
-DWITH_TOKUDB=OFF \
-DWITH_ROCKSDB=OFF \
-DMAJOR_VERSION=8 \
-DMINOR_VERSION=0 \
-DPATCH_VERSION=25 \
-DWITH_UNIT_TESTS=OFF \
-DWITH_NDBCLUSTER=OFF \
-DWITH_SSL=system \
-DWITH_SYSTEMD=ON \
-DWITH_LDAP=OFF \
-DWITH_AUTHENTICATION_LDAP=OFF \
-DWITH_DEBUG=1 \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
&& make -j8 VERBOSE=1 && make install

主要是增加两个参数 -DWITH_DEBUG=1 和 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug，注意不要有参数 -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo。

编译完成后，即可得到包含debug功能的GreatSQL二进制文件，执行下面的命令检查：

$ cd /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64
$ ./bin/mysqld-debug --verbose --version

/usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64/bin/mysqld-debug  Ver 8.0.25-16-debug for Linux on x86_64 (Source distribution)

可以看到，输出的结果中包含 debug 关键字，这就表示成功了。

2. 安装gdb

直接执行yum安装gdb即可：

$ yum install -y gdb
$ gdb --version
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 9.2-4.el8
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

gdb常用的调试相关指令有以下几个：

命令	缩写	备注
attach		挂接/进入准备调试的进程pid
detach		取消挂接进程（退出进程）
list	l	显示多行源代码
break	b	设置断点，程序运行到断点的位置会停下来
info	i	描述程序的状态
run	r	开始运行程序
display	disp	跟踪查看某个变量,每次停下来都显示它的值
step	s	执行下一条语句,如果该语句为函数调用,则进入函数执行其中的第一条语句
next	n	执行下一条语句,如果该语句为函数调用,不会进入函数内部执行(即不会一步步地调试函数内部语句)
print	p	打印内部变量值
continue	c	继续程序的运行,直到遇到下一个断点
set var name=v		设置变量的值
start	st	开始执行程序,在main函数的第一条语句前面停下来
file		装入需要调试的程序
kill	k	终止正在调试的程序
watch		监视变量值的变化
backtrace	bt	查看函数调用信息(堆栈)
frame	f	查看栈帧
quit	q	退出gdb

3. 开始调试GreatSQL源码

第一次运行gdb准备调试时，可能会提示类似下面的信息

warning: Unable to find libthread_db matching inferior's thread library, thread debugging will not be available.
0x00007ffb358ada41 in poll () from /lib64/libc.so.6
Missing separate debuginfos, use: dnf debuginfo-install keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...

这表示缺少一些相关的debuginfo包，可以根据提示内容补充安装，例如：

dnf debuginfo-install keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...

如果提示找不到这些安装包：

Could not find debuginfo package for the following installed packages: keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...

可以检查yum配置文件 /etc/yum.repos.d/CentOS-Linux-Debuginfo.repo，确认是否设置了 enable = 1，例如：

# CentOS-Linux-Debuginfo.repo
#
# All debug packages are merged into a single repo, split by basearch, and are
# not signed.

[debuginfo]
name=CentOS Linux $releasever - Debuginfo
baseurl=http://debuginfo.centos.org/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1    #<---这里要设置1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-centosofficial

此外，还要把GreatSQL 8.0.25-16的源码包解压缩到 /opt 目录下：

$ tar zxf PATH/greatsql-8.0.25-16.tar.gz -C /opt/

接下来，演示如何跟踪调试。

先初始化GreatSQL数据文件，然后再启动GreatSQL服务进程：

# 初始化GreatSQL
$ cd /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64
$ ./bin/mysqld-debug --no-defaults --initialize-insecure --user=mysql --datadir=./data

# 启动GreatSQL
$ ./bin/mysqld-debug --no-defaults --user=mysql --datadir=./data1 &

# 查看进程pid
$ ps -ef | grep mysqld
...
mysql    2644322 2542442  3 14:38 pts/7    00:00:01 ./bin/mysqld-debug --no-defaults --user=mysql --datadir=./data1

# 在另一个终端（终端#2），连入GreatSQL
$ mysql -S/tmp/mysql.sock
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 7
Server version: 8.0.25-16-debug Source distribution
...
mysql>\s
...
Server version:         8.0.25-16-debug Source distribution
...

启动gdb，准备调试跟踪GreatSQL，我们分别演示几种不同方式。

3.1 利用gdb设置断点

在 终端#1 中启动gdb，并挂接GreatSQL进程，准备跟踪

$ gdb -p 2644322
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 9.2-4.el8
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
...
Attaching to process 2644322
[New LWP 2643482]
[New LWP 2643483]
[New LWP 2643484]
...
[New LWP 2643522]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
--Type  for more, q to quit, c to continue without paging--  #<-- 这里按下回车，即可进入
0x00007fb7ae93ba41 in __GI___poll (fds=0x7fb7ae229140, nfds=2, timeout=-1) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/poll.c:29
29        return SYSCALL_CANCEL (poll, fds, nfds, timeout);
(gdb)
(gdb) p mysql_sysvar_version  #<-- 打印变量，查看GreatSQL版本号
$1 = {flags = 68101, name = 0x7f10d1c6cc90 "innodb_version", comment = 0x6c47f92 "InnoDB version", check = 0x37dd9e2
     , update = 0x37ddeb0 ,
  value = 0x7e7c768 , def_val = 0x6c38440 "8.0.25-15"}
(gdb) 
(gdb) 
(gdb) b mysql_execute_command  #<--- 输入指令"b dispatch_command"设置断点，意为当GreatSQL程序运行到这个函数时，就会停下来
Breakpoint 3 at 0x379c3f2: file /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc, line 2875.
(gdb)

切换到 终端#2，随便执行一条SQL命令：

mysql> select 'debug' from dual;

回到 终端#1，继续调试：

(gdb) 
(gdb) bt  #<-- 打印函数调用信息
#0  dispatch_command (thd=0x7f10a3a0b000, com_data=0x7f10d12a7370, command=COM_QUERY) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1605
#1  0x0000000003797c48 in do_command (thd=0x7f10a3a0b000) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1388
#2  0x0000000003991168 in handle_connection (arg=0x7f10d1f9d120) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/conn_handler/connection_handler_per_thread.cc:307
#3  0x00000000052e4b22 in pfs_spawn_thread (arg=0x7f10e8a45660) at /opt/greatsql-8.0.25-16/storage/perfschema/pfs.cc:2899
#4  0x00007f10eb1e917a in start_thread (arg=) at pthread_create.c:479
#5  0x00007f10e9128dc3 in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:95
(gdb)
(gdb) p thd->m_query_string  #<-- 打印SQL语句
$14 = {str = 0x7f10a3a0e828 "select 'debug' from dual", length = 24}
(gdb)
(gdb) c  #<-- 继续执行，终端#2里被阻塞的SQL语句就可以执行了
Continuing.

切回 终端#2 查看SQL语句执行结果：

mysql> select 'debug' from dual;
+-------+
| debug |
+-------+
| debug |
+-------+
1 row in set (12 min 11.55 sec)

可以看到，因为一直被阻塞，这条SQL请求耗时超过12分钟。当 终端#2 的连接断开退出后，可以看到gdb端也有相应提示：

Thread 39 "mysqld-debug" hit Breakpoint 1, dispatch_command (thd=0x7f10a3a0b000, com_data=0x7f10d12a7370, command=COM_QUIT)
    at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1605
1605      bool error = false;
(gdb)

如果不想继续跟踪调试了，只需输入指令 q 或 quit 即可退出gdb。

(gdb) quit
A debugging session is active.

        Inferior 1 [process 2644322] will be detached.

Quit anyway? (y or n) y
Detaching from program: /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64/bin/mysqld-debug, process 2644322
[Inferior 1 (process 2644322) detached]

3.2 使用 Trace 文件调试

还可以在GreatSQL客户端中设置变量 debug 为不同值，就可以输出GreatSQL运行过程中涉及的调用模块、函数、状态信息等全部信息，并记录到本地文件中。用法示例：

mysql> SET SESSION debug = 'debug_options';

变量 debug 支持多种设置模式：

debug_options = field_1:field_2:...:field_N
field = [+|-]flag[,modifier,modifier,...,modifier]

+, - 表示从当前debug值添加或者减少某些选项。

flag相关可选项如下：

flag	说明
d	开启DBUG
f	只跟踪指定的函数
F	跟踪指定的源码文件
i	跟踪指定的线程
L	跟踪指定的源码行数
n	打印函数调用层次序号
N	输出日志从0开始打印行号
o	指定输出到某个文件
O	类似o,每次写文件都会flush，reopen
P	匹配DBUG_PROCESS
p	打印process name
t	打印函数调用和退出

使用案例1（精简模式）

# 设置debug选项
mysql> set session debug='d:t:o,/tmp/mysqld.trace';

# 执行SQL请求
mysql> select 'debug' from dual;
+-------+
| debug |
+-------+
| debug |
+-------+
1 row in set (0.00 sec)

查看生成的trace文件：

$ cat /tmp/mysqld.trace
...
>do_command
| >THD::clear_error
| Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
| my_net_set_read_timeout
| | enter: timeout: 28800
| | >vio_socket_timeout
| | vio_is_blocking
| net_read_raw_loop
| | >vio_read
| | | >vio_is_blocking
| | | vio_io_wait
| | | 

使用案例2（复杂模式）增加了打印文件名和行号等信息，更方便定位查找。

mysql> set session debug='d:t:L:F:o,/tmp/mysqld.trace';
mysql> select 'debug' from dual;
...

查看生成的trace文件：

$ cat /tmp/mysqld.trace
...
  sql_parse.cc: do_command
   sql_class.h:  3287: | >THD::clear_error
   sql_class.h: | Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
  sql_error.cc: | my_net_set_read_timeout
   net_serv.cc:  2247: | | enter: timeout: 28800
  viosocket.cc:   380: | | >vio_socket_timeout
  viosocket.cc: | | vio_is_blocking
  viosocket.cc: | net_read_raw_loop
  viosocket.cc:   169: | | >vio_read
  viosocket.cc:   373: | | | >vio_is_blocking
  viosocket.cc: | | | vio_io_wait
  viosocket.cc: | | | 

本文简单演示了如何跟踪调试GreatSQL的几种方法，更多有趣实用的方法还有待进一步挖掘，一起探索新世界吧。

P.S，我也在MacOS环境下构建了基于vscode的跟踪调试环境，但还是更喜欢在Linux终端命令行模式下工作，所以本文没介绍如何利用vscode跟踪调试，有兴趣的读者可以根据其他资料自行构建。

Enjoy GreatSQL :)

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