技术分享 | 数据库源码学习调试利器之 CGDB

爱可生开源社区

发布于 2024-10-15 12:42:13

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发布于 2024-10-15 12:42:13

作者：赵黎明，爱可生 MySQL DBA 团队成员，熟悉 Oracle、MySQL 等数据库，擅长数据库性能问题诊断、事务与锁问题的分析等，负责处理客户 MySQL 及我司自研 DMP 平台日常运维中的问题，对开源数据库相关技术非常感兴趣。

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本文约 2000 字，预计阅读需要 10 分钟。

1简介

CGDB (Curses-based GDB)[1]：是一个基于文本界面的 GDB[2] 前端，主要用于在终端中提供更丰富的用户界面，CGDB 使用 Curses 库[3] 创建了一个简单的功能界面，帮助用户更方便地使用 GDB，它在 GDB 的基础上增加了一些功能，使得调试过程更加直观和高效。

CGDB 的运行依赖 GDB 环境，因此，在调试前必须先安装符合其版本要求的 GDB

简单来说，CGDB 是 GDB 的一个前端工具，通过提供更丰富的界面来增强 GDB 的用户体验。如果更喜欢在增强型终端中操作，可以使用 CGDB 来代替 GDB。

2版本选择

本次选择安装 gdb 9.2 的版本，原因主要有以下两个：

CentOS 7.5 中自带 gdb 的版本 7.6.1-120.el7，而 cgdb 要求 gdb 版本为 7.12 及以上。
安装 gdb 9.0 以上版本的，还可以用于调试 OBServer，否则会报版本错误。

3安装 CGDB

安装步骤：

-- 安装依赖
yum -y install automake flex texinfo ncurses-devel readline-devel gcc-c++

-- 下载源码包
git clone https://github.com/cgdb/cgdb.git

-- 编译源码
cd cgdb
./autogen.sh
./configure --prefix=/usr/local
make && make install

如果在执行 make 时报错：error: ‘for’ loop initial declarations are only allowed in C99 mode，可在进行编译配置时加上参数：CFLAGS="-std=c99"，如：CFLAGS="-std=c99" ./configure --prefix=/usr/local。

4安装 GDB

注意事项：

尽量不装 10.x 及以上的高版本。可能会报错：A compiler with support for C++11 language features is required。
CentOS 7.5 默认的 gcc 版本较低（4.8.5），原则上只要够用就行，没必要追求高版本。

安装步骤：

-- 安装依赖
yum -y install gcc gcc-c++ texinfo

-- 下载源码包
wget ftp://ftp.gnu.org/gnu/gdb/gdb-9.2.tar.gz

-- 解压并编译
tar zxf gdb-9.2.tar.gz -C /tmp
cd /tmp/gdb-9.2
mkdir build && cd build
/tmp/gdb-9.2/configure
make && make install

查看 gdb 的版本，确认是否升级成功。

执行 cgdb，进入调试界面。

5查看帮助

键入 help + 回车键，可查看所有的 gdb 的指令和说明
键入 ESC + :help + 回车键，可查看所有 cgdb 的指令和说明

具体指令和说明不在文中展示。

下面我们通过几个常用的场景示例，演示 CGDB 和 GDB 的使用过程和效果。

6调试示例

示例 1：调试 MySQL 获取源码

查看 mysqld 的进程号，此处为 26238。

在 gdb 窗口执行 att 26238，将其 attach 到 mysqld 进程上。

绿色箭头代表代码当前执行的位置，会展示代码所处行号，内存地址，代码文件等信息。

按 ESC 键，会进入上半部分的代码展示窗口，能像在 vim 中那样用快捷键上下移动光标进行查看。

如果要返回 gdb 的窗口，按 i 键即可，就能继续执行调试命令了。

根据打印的源码文件和位置，去官网代码库中找到对应的文件，再搜索相应的函数，就可以获取对应的源码内容了。

示例 2：调试 MySQL 线程

执行 info threads，打印所有线程。

依次执行 thread、bt，查看当前线程及该线程的 backtrace。

多次执行 s，一行一行地进行单步调试，注意调试期间 thread 是否发生变化。

当前为 ID 1 的线程，如果要切换到某个 thread，可以执行 thread [thread_id] 进行切换。

以下是 49 号线程打印的 backtrace 信息示例，可获取函数调用的顺序、调用的函数名、函数出现在源码文件中的位置。

示例 3：使用 cgdb ./mysqld 调试

采用此方式调试 mysqld 时，当其还未被 attach 到 mysqld 上时，并不会阻塞新的连接。

此时只能设置断点，查看某个函数在源码文件中的位置。

由于没有线程及其帧栈信息，并不能做进一步的调试。

示例 4：分析 coredump 文件

当程序异常崩溃时，如果配置过 coredump，就可以通过分析 coredump 文件来排查程序崩溃的原因。

第一个 coredump，是通过执行 kill -SIGSEGV [pid] （也就是 signal 11）将 mysqld 进程杀死后产生的，其实从文件命名上就可获知，mysqld-11 后面紧跟的这个 11，就是对应信号量的编号。

在 cgdb 中也打印了 mysqld 崩溃的原因，是收到了 SIGSEGV(11) 的信号量，即最常见的 Segmentaion fault。

第二个 coredump，是在用 cgdb 调试时生成的，期间执行过 run 命令，将 mysqld 进程重启过，产生了 mysqld-5 的 coredump 文件。

在 cgdb 中也打印了 mysqld 崩溃的原因，是收到了 SIGTRAP(5) 的信号量。

如果对信号量不太熟悉，可用 kill -l 命令查看，它会输出所有信号量。

示例 5：使用 cgdb -p 调试

与之前先进入 cgdb 调试台，再执行 attach [pid] 的方式并无区别，后者会在 cgdb/gdb 进程中显示 mysqld 进程号。

要注意的是，这两种方式都会直接阻塞 mysql 客户端，因为此时 mysqld 会被阻塞，导致无法建立新的连接。

用 SIGSTOP/SIGCONT 的信号量来观测效果

Tips：信号量名中的 SIG 是可以被省略的，如：kill -SIGSTOP [pid] 和 kill -STOP [pid] 是等效的。

示例 6：单独起一个 mysqld 调试

该方式可以在不影响已运行 mysqld 的基础上，对同版本的 mysqld 单独进行调试。

建议下载带 boost 的 MySQL 源码包，然后编译为 Debug 版本，可以打印更多的 debugging symbols 信息，方便调试。

示例 7：修改 MySQL 最大连接数

当 MySQL 的连接数满导致无法登陆实例时，可以用 cgdb 来救急。

下图中，当客户端连接实例时报错："Too many connections"，直接用 cgdb/gdb 来调大 max_connections 参数的值。

如果服务器上有多个 mysqld 进程时，建议直接指定 pid，否则可能改到了另一个 MySQL 实例上。

用 cgdb 修改

用 gdb 修改

7总结

本文简单介绍了 CGDB 及其基本使用方法。
利用 CGDB 调试工具，能帮助我们梳理程序在运行时各种函数的调用逻辑，这对于学习和研究程序源码非常有帮助。
当程序崩溃时，如果能拿到故障现场的 coredump 文件，可通过 CGDB 去分析程序崩溃的原因，如：在特定场景下，在调用某个函数时触发了程序的 bug 而引发的崩溃。
当 MySQL 连接数被打满后，除了我们已知的 extra_port 方法之外，还可以用 CGDB 来解决。
注意，生产环境严禁使用 CGDB 直接进行调试。