gdb的放过去是怎么做到的

哈喽,我是子牙老师,一个手写过操作系统、编程语言、Java虚拟机、docker、Ubuntu系统,玩透Windows内核、Linux内核的…硬核男人

我们在用gdb调试程序的时候,经常会说:放过去……放过去……

gdb的放过去,对应的是这个功能
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这个放过去是怎么做到的呢?底层原理是什么呢?

以下,enjoy

gdb实现

gdb的continue,实现代码类似这样
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核心代码是调用ptrace,request=PTRACE_CONT实现的。传这个request,在Linux内核中干了什么呢?
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进入ptrace_resume,最终会执行核心函数wake_up_state,这个函数的作用是唤醒task_struct.state中包含__TASK_TRACED的进程
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其实continue的功能到这里就结束了。但是我还想多往深了讲讲,就是Linux内核中的唤醒被调试进程是怎么做到的

就绪进程

Linux内核中有很多调度器,对于普通进程,目前主流使用的是CFS调度器,这玩意是怎么运行的呢?看图
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解释一下

Linux内核为每个CPU的核定义了一个struct rq,struct rq中有个属性struct cfs_rq,
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struct cfs_rq中有个属性tasks_timeline
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所有处于TASK_RUNNING状态的进程都挂在这颗红黑树上,供CFS调度器调度运行

如果调试进程遇到断点停下来,状态变成t+,即stopped状态
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Linux内核就会将调试进程从cfs_rq中的红黑树中移除,状态更为__TASK_TRACED,无法再被CFS调度器调度

何时将被调试进程的状态改为__TASK_TRACED的呢?在Linux内核处理完int3中断后调用ptrace_stop实现的
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何时将被调试进程从cfs_rq的红黑树中移除的呢?在函数__schedule中
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为了保证结论的正确性,我都是单步调试Linux内核论证的,不像其他的文章或视频,看到相似的代码就觉得找到答案了,其实在Linux内核中真不一定,实践才能出真知!

如何找到被调试进程呢?看过前面的文章你应该还记得这张图吧
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被调试进程还会挂在调试器的task_struct.ptraced这个双向链表中

唤醒被调试进程

有了前面的基础,如果让你来实现唤醒进程的代码,你会怎么写呢?

反着推吧,要挂到哪个cfs_rq的红黑树中呢?是不是CPU最闲的那个?还有没有比这个性能更高的?是不是它之前运行的CPU上,因为CPU缓存可能还未失效?cfs调度器的底层实现确实就这么干的:优先考虑之前运行的CPU,其次考虑最闲的CPU。如果CPU都差不多忙呢?那就择日不如撞日,就当前这个CPU了

有了这个基础,你去看wake_up_state就很容易理解了
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关于Linux内核选择哪个CPU来运行进程,我之前写过一篇非常详细的文章《你打算派哪个CPU来运行我》,感兴趣的可以移步去阅读

最后再打个小广告,如果你想学习手写操作系统及实战Linux内核,如果你对调试器底层实现感兴趣,同时想写一个自己可以百分百控制的调试器,调试你自己写的操作系统,欢迎看我【个人简介】详细了解我的课程。

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