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GDB之4调试Python代码

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GDB之(4)调试Python代码

GDB之(4)调试Python代码

Author：Once Day Date：2023年3月22日/2024年2月26日

漫漫长路，才刚刚开始…

全系列文章请查看专栏:

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1. 概述

如果Python程序挂住了，想查看Python代码的栈，但是用GDB看到的是C栈，本文介绍使用gdb的python扩展来查看python代码栈。

一般而言，现在的ubuntu设备上，安装gdb时都会自带装上python的扩展工具：

onceday->~:# find /usr/ -name "gdb"
/usr/include/gdb
/usr/share/doc/gdb
/usr/share/gdb
/usr/share/gdb/python/gdb
/usr/share/bash-completion/completions/gdb
/usr/bin/gdb

如上面，搜索一下目录，看看是否有 /usr/share/gdb/python/gdb ，如果没有需要安装对应的工具，这里自带的是python3的调试扩展 。

对于Python2，需要安装对应的包扩展才行。

onceday->~:# apt search python-gdb
Sorting... Done
Full Text Search... Done
python-gdbm/jammy 2.7.18-1build1 amd64
  GNU dbm database support for Python2

python-gdbm-dbg/jammy 2.7.18-1build1 amd64
  GNU dbm database support for Python2 (debug extension)

如上所示，安装对应的python2-gdb扩展即可 。

2. 加载libpython文件

下载地址为：

下载文件需要在仓库分支那里选择对应当前版本的分支下载该文件，然后操作如下：

  • 下载到本地文件夹中。 可以放到系统路径去，这样后面不需要额外添加系统路径了 。

首先找到目标进程ID，或者coredump文件，皆可以：

onceday->~:# ps aux |grep gdb
ubuntu   1588276  0.0  0.1  16288  8844 pts/8    S+   21:58   0:00 python3 gdb_test.py
root     1588710  0.0  0.0   6476  2448 pts/9    S+   22:00   0:00 grep --color=auto gdb

然后使用 gdb python3 1588276 ，便可以attach到运行的进程上：

......
#10 0x000056527606a005 in _PyEval_EvalFrameDefault ()
No symbol table info available.
#11 0x00005652760813ac in _PyFunction_Vectorcall ()
No symbol table info available.
#12 0x000056527606a005 in _PyEval_EvalFrameDefault ()
No symbol table info available.
#13 0x00005652760813ac in _PyFunction_Vectorcall ()
No symbol table info available.
#14 0x000056527606a005 in _PyEval_EvalFrameDefault ()
No symbol table info available.
#15 0x0000565276066766 in ?? ()
......

直接使用bt full打出来的是上面的栈，(忽略符号表，重点是栈形式)，这是基于C代码的角度 。

这个时候，可以手动加在python扩展， 部分发行版Linux的GDB集成了python扩展功能，那就无需手动导入了 。

(gdb) python
>import sys
>sys.path.insert(0,"/home/ubuntu/py-code")
>import libpython
>end
(gdb) py
py-bt               py-down             py-locals           py-up               python-interactive
py-bt-full          py-list             py-print            python

sys.path.insert是把下载的libpython.py文件所在的文件夹加入系统路径中，如果已经放入系统路径，这一步就是多余的了 。

导入成功了，输入 py 然后tab，将看到下面几个命令，其含义和gdb中命令类似。

(gdb) py-bt
Traceback (most recent call first):
  (unable to read python frame information)
  (unable to read python frame information)
  (unable to read python frame information)

py-bt 是打印栈，但是如果报出上面的错误，无需担心，这是libpython版本和当前python解释器版本没对上的问题，因此重新下载对应版本的libpython.py文件即可 。

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/0785e9d49b5cbef66e75adc6b01c0183.png#pic_center

如上图所示，选择对应的python版本即可，这里选择的应该是 3.10 版本 。

下面来看一下常见的命令效果：

py-bt打印栈的简略信息：

(gdb) py-bt
Traceback (most recent call first):
  File "/home/postgres/Connect_data.py", line 44, in deal_type_value
    data = (int(random.random() * 20000), int(random.random() * 1000000))
  File "/home/postgres/Connect_data.py", line 159, in <module>
    deal_type_value(f1, f2, start_time_sec)

py-bt-full打印栈的详细信息 ：

(gdb) py-bt-full
#0 Frame 0xffffb85ed640, for file /home/postgres/Connect_data.py, line 44, in deal_type_value (f1=<_io.TextIOWrapper at remote 0xffffb8622860>, f2=<_io.TextIOWrapper at remote 0xffffb8622ee0>, now_time=1704118932, d_time=80532)
    data = (int(random.random() * 20000), int(random.random() * 1000000))
#5 Frame 0x2302d680, for file /home/postgres/Connect_data.py, line 159, in <module> ()
    deal_type_value

py-up和py-down上下移动栈的位置 ， py-list 显示当前附近的源码：

(gdb) py-list 
  39    
  40    def deal_type_value(f1, f2, now_time):
  41        global sava_start_time
  42        global data_sum
  43        d_time = now_time - sava_start_time
 >44        data = (int(random.random() * 20000), int(random.random() * 1000000))
  45        data_sum["3s"].append(data)
  46        data_sum["10s"].append(data)
  47        if d_time % 3 == 0:
  48            succ, conc = sum_data(data_sum["3s"])
  49            f1.write(f"{now_time}, 1, {succ}, {conc}\n")

py-locals打印当前栈的局部变量信息 ：

(gdb) py-locals 
f1 = <_io.TextIOWrapper at remote 0xffffb8622860>
f2 = <_io.TextIOWrapper at remote 0xffffb8622ee0>
now_time = 1704118932
d_time = 80532

py-print可以打印指定的变量信息：

(gdb) py-print now_time
local 'now_time' = 1704118932
2.1 如果打印信息失败
(gdb) py-bt
Traceback (most recent call first):
  (unable to read python frame information)
  (unable to read python frame information)
  (unable to read python frame information)
  (unable to read python frame information)

上述输出表明 GDB 无法读取 Python 堆栈帧信息。这可能会出现在几种情况下：

  1. GDB 没有正确加载 Python 插件 ：需要确保在开始追踪之前已经通过 gdb 命令行加载了 Python 插件，比如：

    (gdb) python
>>> import sys
>>> sys.path.append('/path/to/python/source')
>>> from Tools import gdb
>>> end

    这里的 ‘/path/to/python/source’ 是 Python 源代码的路径。这个路径需要替换为实际的路径。

  2. Python 可执行文件没有包含调试符号 ：要在 GDB 中调试 Python，需要一个包含调试符号的 Python 可执行文件。在构建 Python 时，需要使用 --with-pydebug 选项来包含这些符号。如果使用的 Python 没有包含这些符号，可能需要重新构建 Python。

  3. GDB 版本不兼容 ：不是所有版本的 GDB 都能正确地处理 Python 堆栈帧。你可能需要尝试升级或降级 GDB 来解决这个问题。

  4. Python 代码正在执行非 Python 代码 ：如果 Python 代码正在执行一个 C 扩展或者其他非 Python 代码，GDB 可能无法显示 Python 堆栈帧。在这种情况下，可能需要等待代码回到 Python 域，或者在 C 代码中设置断点。

3.安装pip+pystack

使用下面命令安装 pip(“ensurepip” is a module in Python that provides support for bootstrapping the pip installer into an existing Python installation or virtual environment)

pip -m ensurepip
pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pystack-debugger
ps -ef | grep yams
pystack <python-pid>

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/027004482f3a3ce3cf6063b863ab8f98.png#pic_center

Once Day

也信美人终作土，不堪幽梦太匆匆……

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更新于 2023-03-22
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