2.7 使用gdb调试多进程程序——以调试Nginx为例

这里说的多进程程序指的是一个进程使用 Linux 系统调用 fork 函数产生的子进程，没有相互关联的进程调试指的是gdb调试单个进程，前面已经详细讲解过了。

在实际应用中，有一类应用会通过 Linux 函数 fork 出新的子进程。以 Nginx 为例，Nginx对客户端的连接采用了多进程模型，在接受客户端的连接后，会创建一个新的进程来处理该连接上的信息来往，新产生的进程与原进程互为父子关系。那么如何用gdb调试这样的父子进程呢？一般有两种方法，下面详细讲解。

1.方法一

先在一个Shell窗口中用gdb调试父进程，等子进程被fork出来后，再新开一个Shell窗口使用gdb attach命令将gdb attach到子进程上。

这里以调试Nginx服务为例。从Nginx官网下载最新的Nginx源码（本书采用的版本是1.18.0），然后编译和安装：

注意：使用make命令编译时，我们为了让生成的Nginx带有调试符号信息同时关闭编译器优化，设置了“-g-O0”选项。

启动Nginx：

如上所示，Nginx默认开启两个进程，在笔者的机器上以root用户运行的Nginx进程是父进程，进程号是5246，以nobody用户运行的进程是子进程，进程号是5247。我们在当前窗口中使用gdb attach 5246命令将gdb attach到Nginx主进程上：

此时就可以调试Nginx父进程了，例如使用bt命令查看当前调用堆栈：

使用f 1命令切换到当前调用堆栈＃1，可以发现Nginx父进程的主线程挂起在src/core/nginx.c：382处。

此时可以使用c命令让程序继续运行，也可以添加断点或者进行其他调试操作。

再开一个Shell窗口，使用gdb attach 5247命令将gdb attach到nginx子进程上：

使用bt命令查看子进程的主线程的当前调用堆栈：

可以发现，子进程挂起在src/event/modules/ngx_epoll_module.c：800的epoll_wait函数处。我们在epoll_wait函数返回后（src/event/modules/ngx_epoll_module.c：804）加一个断点，然后使用c命令让Nginx子进程继续运行：

接着在浏览器中访问Nginx网站，这里的 IP地址是笔者的云主机地址，读者在实际调试时将其改成自己的 Nginx 服务器所在的地址即可，如果是本机，那么地址就是127.0.0.1，由于默认端口是80，所以不用指定端口号：

此时回到nginx子进程的调试界面，发现断点被触发：

使用bt命令可以获得此时的调用堆栈：

使用info threads命令可以查看子进程的所有线程信息，发现Nginx子进程只有一个主线程：

Nginx父进程不处理客户端的请求，处理客户端请求的逻辑在子进程中，当单个子进程的客户端请求数达到一定数量时，父进程会重新 fork 一个新的子进程来处理新的客户端请求，也就是说子进程数量可以有多个，我们可以开多个 Shell 窗口，使用 gdb attach到各个子进程上调试。

总之，我们可以使用这种方法添加各种断点调试Nginx的功能，慢慢地就能熟悉Nginx的各个内部逻辑了。

然而，该方法存在一个缺点，即程序已经启动了，我们只能使用gdb观察程序在这之后的行为，如果想调试程序从启动到运行的执行流程，则可能不太适用。有些读者可能会说：用gdb attach到进程后，加好断点，然后使用run命令重启进程，这样就可以调试程序从启动到运行的执行流程了。问题是这种方法并不通用，因为对于多进程服务模型，有些父子进程有一定的依赖关系，是不方便在运行过程中重启的。这时方法二就比较合适了。

2.方法二

gdb调试器提供了一个follow-fork选项，通过set follow-fork mode设置一个进程fork出新的子进程时，gdb是继续调试父进程（取值是parent）还是继续调试子进程（取值是child），默认继续调试父进程（取值是parent）：

可以使用show follow-fork mode查看当前值：

还是以调试nginx为例，先进入 nginx 可执行文件所在的目录，将方法一中的 Nginx服务停下来：

在Nginx源码中存在这样的逻辑，这个逻辑会在程序main函数处被调用：

如以上代码中的注释所示，为了不让主进程退出，我们在Nginx的配置文件中增加一行，这样Nginx就不会调用ngx_daemon函数了：

接下来执行gdb nginx，通过设置参数将配置文件nginx.conf传给待调试的Nginx进程：

接着输入run命令尝试运行Nginx：

如前文所述，gdb遇到fork指令时默认会attach到父进程，因此在以上输出中有一行提示“Detaching after fork from child process 7509”，我们按Ctrl+C组合键将程序中断，然后输入 bt 命令查看当前调用堆栈，输出的堆栈信息和我们在方法一中看到的父进程的调用堆栈一样，说明gdb在程序fork之后确实attach到父进程了：

如果想让gdb在fork之后attach到子进程，则可以在程序运行之前设置set follow-fork child，然后使用run命令重新运行程序：

接着按Ctrl+C组合键将程序中断，然后使用bt命令查看当前线程的调用堆栈，结果显示它确实是方法一中子进程的主线程所在的调用堆栈，这说明gdb确实attach到子进程了。

我们可以利用方法二调试程序 fork之前和之后的任何逻辑，这是一种较为通用的多进程调试方法，建议掌握。