OpenHarmony标准系统实践之GDB调试

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一、简介

OpenHarmony系统层代码大部分是C++ 实现的，运用了C++ 继承多态等特性，使得代码框架灵活，但是对于开发者代码走读，整理实现逻辑不太友好。利用GDB调试导出调用栈、查看中间变量状态，则能帮助开发者快速清晰化实现逻辑链，不仅提升代码走读效率，而且提高Issue定位效率。

二、实践过程

本文从以下几方面介绍使用GDB调试OpenHarmony源码的过程与案例：

1. 如何制作OpenHarmony之GDB。
2. 如何准备可调试动态库。
3. 如何使用GDB调试动态库。
4. 案例展示。

1、制作OpenHarmony之GDB

如果已经有配套版本的GDB程序了，可以跳过这节直接进入下一步：2.3.1 上传GDB，将GDB工具上传到目标开发板。另外，为了方便，以下所有命令都在ubuntu编译机的root用户下进行。

（1）准备arm-Linux交叉编译环境

新建目录：

新建目录，路径如下：

/usr/local/ARM-toolchain/

获取工具包：

使用如下命令或者从浏览器手工下载arm-Linux交叉编译工具包：

wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest-5/arm-linux-gnueabi/gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz

解压工具包：

将arm-Linux交叉编译工具包放在/usr/local/ARM-toolchain/目录下，使用以下命令解压：

tar xvf gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz

将该版本gcc的bin路径配置到系统环境变量PATH中，以便后续脚本执行能找到bin下的工具程序。

export PATH=$PATH:/usr/local/ARM-toolchain/gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/

（2）下载、编译GDB源码包

示例使用的版本是gdb-8.2.1.tar.gz，在以下路径获取。

https://mirrors.ustc.edu.cn/gnu/gdb/

在ubuntu编译机上任意建一个目录存放该包。如：

/home/kaihong/zzcgdb/gdb

解压：

tar zxvf gdb-8.2.1.tar.gz

进入解压后的文件目录：

cd gdb-8.2.1

在该目录下新建build目录，用于生成Makefile文件。

mkdir build

进入build目录：

cd build/

使用…/configure生成gcc编译的Makefile文件，命令如下：

CC="/usr/local/ARM-toolchain/gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-gcc" CXX="/usr/local/ARM-toolchain/gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabi-g++" ../configure LDFLAGS=-static --prefix=$HOME/glibc32-2.6 -target=arm-linux-gnueabi --host=arm-linux-gnueabi

说明：

1. 这里我用CC=和CXX=强行指定了arm编译器路径，因环境上/usr/bin/目录下有x86的gcc和g++，它们在PATH中可能会被优先找到，这样编出来就不是arm版的GDB程序了。
2. 必须要指定LDFLAGS=-static （静态链接），这样编译时会把需要的库都一起编译进来，编译的结果会稍大一些，但能保证包含了所有需要的库。如果不指定这个参数，默认为动态链接方式，编译的GDB文件放到目标板上运行时可能会因找不到所需的依赖库而无法启动。
3. 这一步执行完成后，builld目录下就成功生成了MakeFile文件。

开始编译：

make -j32
make install

两步都成功后，在build/gdb/目录下就生成了目标文件GDB。

可通过file命令检查编处的是否确实是arm版的GDB。

2、准备可调试动态库

开发板中将待调试的libnapitest.z.so动态库替换为携带调试信息的动态库。

1. 源码当中找到携带调试信息的动态库，命令如下：

harmony@Ubuntu-64:~/OpenHarmony/out$ find ./ -name "*libnapites*" | xargs ls -lh
 -rwxrwxr-x 1 harmony harmony  47K 8月   5 09:29 ./rk3568-khdvk/innerkits/ohos-arm/napitest_interface/napitest/libnapitest.z.so
 -rwxrwxr-x 1 harmony harmony 766K 8月   5 09:28 ./rk3568-khdvk/lib.unstripped/napitest/napitest_interface/libnapitest.z.so
 -rwxrwxr-x 1 harmony harmony  47K 8月   5 09:28 ./rk3568-khdvk/napitest/napitest_interface/libnapitest.z.so
 -rw-rw-r-- 1 harmony harmony  10K 7月  29 18:07 ./rk3568-khdvk/packages/phone/NOTICE_FILES/system/lib/module/libnapitest.z.so.txt
 -rwxrwxr-x 1 harmony harmony  47K 8月   5 09:35 ./rk3568-khdvk/packages/phone/system/lib/module/libnapitest.z.so

其中./rk3568-khdvk/lib.unstripped/napitest/napitest_interface/目录下的动态库（文件大小比其他文件大）为携带符号信息动态库，将该动态库下载到本地。

将携带符号信息的libnapitest.z.so动态库替换开发板中/system/lib/module目录下的libnapitest.z.so动态库。

由于/system/lib/module目录下只有读写权限，无法直接将镜像上传到/system/lib/module目录下。因此可将镜像上传到data目录下，修改文件权限后，再将/system/lib/module目录下的libnapitest.z.so镜像替换为携带符号信息的镜像。具体操作命令如下：

PS E:hdc> .hdc_std.exe file send .libnapitest.z.so /data FileTransfer finish, Size:784348 time:134ms rate:5853.34kB/s PS 
 E:hdc> .hdc_std.exe shell 
 # mount -o remount,rw / 
 # cp /data/libnapitest.z.so /system/lib/module/

3、使用GDB调试动态库

（1）上传GDB

有了编译好的arm版GDB，把它上传到目标开发板。

这里我们以hdc_std工具上传为例，如果你有其他的文件传输方式也可以。

准备GDB和hdc_std工具：

在window主机上建一个目录，将ubuntu虚拟机上编译好的GDB拷贝过来，并拷贝一个hdc_std工具到该目录。

将开发板与window主机连接，确保hdc_std工具能够连接访问。

在windows目录中开启第一个cmd命令行窗口，执行hdc_std shell 连接开发板。

上传GDB：

程序在windows目录下再开启第二个cmd命令行窗口，执行如下命令将GDB文件上传到开发版/data目录下（可以是任意目录，gdb大小约70M）。

hdc_std file send gdb /data

发送成功后，可以回到第一个cmd窗口中看到/data目录下的GDB程序

备注：

有的开发板在上传时可能会报没有写权限，如果遇到，可在hdc_std shell中执行如下命令打开读写权限：

mount -o remount,rw /

（2）调试GDB

进入/data目录，先给gdb程序加上可执行权限：

chmod +x /data/gdb

然后运行/data/gdb，出现如下信息说明GDB已经可以正常使用了。

如果不想每次执行都带完整路径, 可以在系统默认运行路径 (/bin) 下给/data/gdb做一个软链接：

ln -s /data/gdb /bin/gdb

4、案例展示

Issue：zzcnative2的应用调用NAPI接口add(8,3)，接口返回值预期是11，实际结果为5

以上述Issue为例，展示一下GDB调试的过程。

在开发板上加载运行zzcnative2应用，该应用包含部分c++的native代码，可以使用GDB对其进行调式。

找到需要跟踪的进程号。

OpenHarmony的应用进程都是由应用孵化器(appspawn)创建的，可以先执行如下命令找到孵化器的进程号(92)。

ps -ef | grep appspawn

然后再找所有父进程为孵化器(92)的进程

ps -ef | grep 92

找到要调试的程序进程号(1167)后，执行如下命令运行GDB并挂到目标进程中

gdb attach 1167

在需要的地方打上断点，然后让程序继续运行。

在App上进行相关操作，触发断点所在的业务代码流程。

然后就可以开始各种调试手段了，如查看调用栈，打印变量，设置观测点等等，具体请参考GDB使用手册。

定位问题设置断点位置为Add入口，查看运行时入参value0、value1以及运行结果ret的值,发现逻辑与预期不一致，进一步使用list查看代码，发现“double ret = value0 – value1”符号错误，问题快速成功定位。

另外使用bt命令可打印调用栈信息，其他命令大家可以自己试一下。

三、总结

对于开发者来说，高效的调试手段至关重要，熟练使用GDB，可以帮忙大家提高代码走读、Issue定位效率，希望本次分享给大家一些启发，共同参与到OpenHarmony开发效率提升建设中。

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