GDB多线程调试

先介绍一下GDB多线程调试的基本命令。

info threads

显示当前可调试的所有线程，每个线程会有一个GDB为其分配的ID，后面操作线程的时候会用到这个ID。

前面有*的是当前调试的线程。

thread ID

切换当前调试的线程为指定ID的线程。

thread apply ID1 ID2 command

例如：thead apply 1 2 next  //让线程号为 1 2 的执行下一步

让一个或者多个线程执行GDB命令command。

thread apply all command

让所有被调试线程执行GDB命令command。

set scheduler-locking off|on|step

估计是实际使用过多线程调试的人都可以发现，在使用step或者continue命令调试当前被调试线程的时候，其他线程也是同时执行的，怎么只让被调试程序执行呢？通过这个命令就可以实现这个需求。

off 不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。

on 只有当前被调试程序会执行。

step 在单步的时候，除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道，这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外，只有当前线程会执行。

 

在介绍完基本的多线程调试命令后，大概介绍一下GDB多线程调试的实现思路。

比较主要的代码是thread.c，前面介绍的几个命令等都是在其中实现。

thread_list这个表存储了当前可调试的所有线程的信息。

函数add_thread_silent或者add_thread(不同版本GDB不同)用来向thread_list列表增加一个线程的信息。

函数delete_thread用来向thread_list列表删除一个线程的信息。

上面提到的这2个函数会被有线程支持的target调用，用来增加和删除线程，不同的OS对线程的实现差异很大，这么实现比较好的保证了GDB多线程调试支持的扩展性。

函数info_threads_command是被命令info threads调用的，就是显示thread_list列表的信息。

函数thread_command是被命令thread调用，切换当前线程最终调用的函数是switch_to_thread，这个函数会先将当前调试线程变量inferior_ptid，然后对寄存器和frame缓冲进行刷新。

函数thread_apply_command被命令thread apply调用，这个函数的实际实现其实很简单，就是先切换当前线为指定线程，然后调用函数execute_command调用指定函数。

比较特别的是set scheduler-locking没有实现在thread.c中，而是实现在控制被调试程序执行的文件infrun.c中。

对其的设置会保存到变量scheduler_mode中，而实际使用这个变量的函数只有用来令被调试程序执行的函数resume。在默认情况下，传递给target_resume的变量是resume_ptid，默认情况下其的值为RESUME_ALL，也就是告诉target程序执行的时候所有被调试线程都要被执行。而当scheduler_mode设置为只让当前线程执行的时候，resume_ptid将被设置为inferior_ptid，这就告诉target只有inferior_ptid的线程会被执行。

最后特别介绍一下Linux下多线程的支持，基本的调试功能在linux-nat.c中，这里有对Linux轻量级别进程本地调试的支持。但是其在调试多线程程序的时候，还需要对pthread调试的支持，这个功能实现在linux-thread-db.c中。对pthread的调试要通过调用libthread_db库来支持。

这里有一个单独的target"multi-thread"，这个target有2点很特别:

第一，一般target的装载是在调用相关to_open函数的时候调用push_target进行装载。而这个target则不同，在其初始化的时候，就注册了函数thread_db_new_objfile到库文件attach事件中。这样当GDB为调试程序的动态加载库时候attach库文件的时候，就会调用这个函数thread_db_new_objfile。这样当GDB装载libpthread库的时候，最终会装载target"multi-thread"。

第二，这个target并没有像大部分target那样自己实现了全部调试功能，其配合linux-nat.c的代码的功能，这里有一个target多层结构的设计，要介绍的比较多，就不详细介绍了。

 

最后介绍一个在Linux下尤其是嵌入式Linux环境中调试多线程程序的一个常见问题的解决。

基本现象是在一个Linux环境中，调试多线程程序不正常，info threads看不到多线程的信息。有时候基本调试正常，或者会收到很多奇怪的信号。

造成这个问题的原因有：

1. 使用的库是glibc而libpthread库被strip过。

2. libthread_db库和libpthread库不匹配。

第1种情况一般是嵌入式开发在板子上运行GDB所遇到的情况，为了节省板子上的空间，有时候会把所有的库都strip一下，就遇见了这种现象，解决这种问题的办法是：拷贝一个没有strip过的libpthread库到板子上，或者使用“strip --strip-debug libpthread.so.0”代替直接strip。

第2种情况一般是在板子使用gdbserver，远程使用GDB进行调试，这时候往往板子和运行GDB的机器的体系结构不同，造成了库的不匹配。这时候可以在用remote命令连接gdbserver以前，用“set solib-absolute-prefix”或者“set sysroot”命令设置正确的库搜索路径，就可以解决这个问题。

gdb对于多线程程序的调试有如下的支持：
　　
　　线程产生通知：在产生新的线程时, gdb会给出提示信息
　　(gdb) r
　　Starting program: /root/thread
　　[New Thread 1073951360 (LWP 12900)]
　　[New Thread 1082342592 (LWP 12907)]---以下三个为新产生的线程
　　[New Thread 1090731072 (LWP 12908)]
　　[New Thread 1099119552 (LWP 12909)]
　　
　　查看线程：使用info threads可以查看运行的线程。
　　(gdb) info threads
　　 4 Thread 1099119552 (LWP 12940) 0xffffe002 in ?? ()
　　 3 Thread 1090731072 (LWP 12939) 0xffffe002 in ?? ()
　　 2 Thread 1082342592 (LWP 12938) 0xffffe002 in ?? ()
　　* 1 Thread 1073951360 (LWP 12931) main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
　　(gdb)
　　
　　
　　注意，行首的蓝色文字为gdb分配的线程号，对线程进行切换时，使用该该号码，而不是上文标出的绿色数字。
　　
　　另外，行首的红色星号标识了当前活动的线程
　　
　　切换线程：使用 thread THREADNUMBER 进行切换，THREADNUMBER 为上文提到的线程号。下例显示将活动线程从 1 切换至 4。
　　(gdb) info threads
　　 4 Thread 1099119552 (LWP 12940) 0xffffe002 in ?? ()
　　 3 Thread 1090731072 (LWP 12939) 0xffffe002 in ?? ()
　　 2 Thread 1082342592 (LWP 12938) 0xffffe002 in ?? ()
　　* 1 Thread 1073951360 (LWP 12931) main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
　　(gdb) thread 4
　　[Switching to thread 4 (Thread 1099119552 (LWP 12940))]#0 0xffffe002 in ?? ()
　　(gdb) info threads
　　* 4 Thread 1099119552 (LWP 12940) 0xffffe002 in ?? ()
　　 3 Thread 1090731072 (LWP 12939) 0xffffe002 in ?? ()
　　 2 Thread 1082342592 (LWP 12938) 0xffffe002 in ?? ()
　　 1 Thread 1073951360 (LWP 12931) main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
　　(gdb)
　　
　　
　　 以上即为使用gdb提供的对多线程进行调试的一些基本命令。另外，gdb也提供对线程的断点设置以及对指定或所有线程发布命令的命令。
　　
　　 初次接触gdb下多线程的调试，往往会忽视gdb中活动线程的概念。一般来讲，在使用gdb调试的时候，只有一个线程为活动线程，如果希望得到其他的线程的输出结果，必须使用thread命令切换至指定的线程，才能对该线程进行调试或观察输出结果。

在linux环境下调试多线程，总觉得不像.NET那么方便。这几天就为找一个死锁的bug折腾好久，介绍一下用过的方法吧。

多线程如果dump，多为段错误，一般都涉及内存非法读写。可以这样处理，使用下面的命令打开系统开关，让其可以在死掉的时候生成core文件。  
ulimit -c unlimited
这样的话死掉的时候就可以在当前目录看到core.pid(pid为进程号)的文件。接着使用gdb:
gdb ./bin ./core.pid
进去后，使用bt查看死掉时栈的情况，在使用frame命令。

还有就是里面某个线程停住，也没死，这种情况一般就是死锁或者涉及消息接受的超时问题(听人说的，没有遇到过)。遇到这种情况，可以使用：
gcore pid （调试进程的pid号）
手动生成core文件，在使用pstack(linux下好像不好使)查看堆栈的情况。如果都看不出来，就仔细查看代码，看看是不是在if，return，break，continue这种语句操作是忘记解锁，还有嵌套锁的问题，都需要分析清楚了。

最后，说一句，静心看代码，捶胸顿足是没有用的。

先介绍一下GDB多线程调试的基本命 令。

info threads
显示当前可调试的所有线程，每个线程会有一个GDB为其分配的ID，后面操作线程的时候会用到这个ID。
前面有*的是当前调试的线程。

thread ID
切换当前调试的线程为指定ID的线程。

break thread_test.c:123 thread all
在所有线程中相应的行上设置断点

thread apply ID1 ID2 command
让一个或者多个线程执行GDB命令command。

thread apply all command
让所有被调试线程执行GDB命令command。

set scheduler-locking off|on|step
估计是实际使用过多线程调试的人都可以发现，在使用step或者continue命令调试当前被调试线程的时候，其他线程也是同时执行的，怎么只让被调试 程序执行呢？通过这个命令就可以实现这个需求。
off 不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。
on 只有当前被调试程序会执行。
step 在单步的时候，除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道，这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外，只有当前线程会执行。

在介绍完基本的多线程调试命令后，大概介绍一下GDB多线程调试的实现思路。

比较主要的代码是thread.c，前面介绍的几个命令等都是在其中实现。
thread_list这个表存储了当前可调试的所有线程的信息。
函数add_thread_silent或者add_thread(不同版本GDB不同)用来向thread_list列表增加一个线程的信息。
函数delete_thread用来向thread_list列表删除一个线程的信息。
上面提到的这2个函数会被有线程支持的target调用，用来增加和删除线程，不同的OS对线程的实现差异很大，这么实现比较好的保证了GDB多线程调试 支持的扩展性。
函数info_threads_command是被命令info threads调用的，就是显示thread_list列表的信息。
函数thread_command是被命令thread调用，切换当前线程最终调用的函数是switch_to_thread，这个函数会先将当前调试线 程变量inferior_ptid，然后对寄存器和frame缓冲进行刷新。
函数thread_apply_command被命令thread apply调用，这个函数的实际实现其实很简单，就是先切换当前线为指定线程，然后调用函数execute_command调用指定函数。

比较特别的是set scheduler-locking没有实现在thread.c中，而是实现在控制被调试程序执行的文件infrun.c中。
对其的设置会保存到变量scheduler_mode中，而实际使用这个变量的函数只有用来令被调试程序执行的函数resume。在默认情况下， 传递给target_resume的变量是resume_ptid，默认情况下其的值为RESUME_ALL，也就是告诉target程序执行的时候所有 被调试线程都要被执行。而当scheduler_mode设置为只让当前线程执行的时候，resume_ptid将被设置为inferior_ptid， 这就告诉target只有inferior_ptid的线程会被执行。

最后特别介绍一下Linux下多线程的支持，基本的调试功能在linux-nat.c中，这里有对Linux轻量级别进程本地调试的支持。但是其 在调试多线程程序的时候，还需要对pthread调试的支持，这个功能实现在linux-thread-db.c中。对pthread的调试要通过调用 libthread_db库来支持。
这里有一个单独的target"multi-thread"，这个target有2点很特别:
第一，一般target的装载是在调用相关to_open函数的时候调用push_target进行装载。而这个target则不同，在其初始化 的时候，就注册了函数thread_db_new_objfile到库文件attach事件中。这样当GDB为调试程序的动态加载库时候attach库文 件的时候，就会调用这个函数thread_db_new_objfile。这样当GDB装载libpthread库的时候，最终会装载 target"multi-thread"。
第二，这个target并没有像大部分target那样自己实现了全部调试功能，其配合linux-nat.c的代码的功能，这里有一个target多层 结构的设计，要介绍的比较多，就不详细介绍了。

最后介绍一下我最近遇见的一个多线程调试和解决。

基本问题是在一个Linux环境中，调试多线程程序不正常，info threads看不到多线程的信息。
我先用命令maintenance print target-stack看了一下target的装载情况，发现target"multi-thread"没有被装载，用GDB对GDB进行调试，发现在 函数check_for_thread_db在调用libthread_db中的函数td_ta_new的时候，返回了TD_NOLIBTHREAD，所 以没有装载target"multi-thread"。
在时候我就怀疑是不是libpthread有问题，于是检查了一下发现了问题，这个环境中的libpthread是被strip过的，我想可能 就是以为这个影响了td_ta_new对libpthread符号信息的获取。当我换了一个没有strip过的libpthread的时候，问题果然解决 了。
最终我的解决办法是拷贝了一个.debug版本的libpthread到lib目录中，问题解决了。  多线程如果dump，多为段错误，一般都涉及内存非法读写。可以这样处理，使用下面的命令打开系统开关，让其可以在死掉的时候生成core文件。  
ulimit -c unlimited
这样的话死掉的时候就可以在当前目录看到core.pid(pid为进程号)的文件。接着使用gdb:
gdb ./bin ./core.pid
进去后，使用bt查看死掉时栈的情况，在使用frame命令。

还有就是里面某个线程停住，也没死，这种情况一般就是死锁或者涉及消息接受的超时问题(听人说的，没有遇到过)。遇到这种情况，可以使用：
gcore pid （调试进程的pid号）
手动生成core文件，在使用pstack(linux下好像不好使)查看堆栈的情况。如果都看不出来，就仔细查看代码，看看是不是在 if，return，break，continue这种语句操作是忘记解锁，还有嵌套锁的问题，都需要分析清楚了。

 

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