实现一个 Golang 调试器

首发于：https://studygolang.com/articles/12553

写这个系列的目的不是为了列出 Golang 编程语言的调试器的所有特性。如果你想看这些内容，可以看下 Delve。在这篇文章里我们试着去探索下调试器通常是怎样工作的，怎么在 Linux 上完成一个基本的调试，Linux 上比较关心 Golang 的功能，比如 goroutine 。

创建调试器没那么简单。就这一个话题我们单独写一篇文章也讲不完。相反，本篇博文是个开始，这个系列的最终目标是找到解决方案来处理最常见的场景。期间我们会讨论类似 ELF, DWARF 的话题，还会接触到一些架构相关的问题。

环境

整个系列文章中，我们都会使用 Docker 来获取基于 Debian Jessie 的可复制的 playground。我使用的是 x86-64，这可以在一定程度上让我们在做一些底层讨论的时候起点作用。项目结构如下：

我们马上要用到的调试器的主要文件就是 debugger.go，hello.go 文件包含我们整个流程中调试的 sample 程序源代码。现在你写最简单的内容就可以：

我们先写一个非常简单的 Dockerfile：

为了编译 Docker 镜像，到（Dockerfile 所在的）最外层目录，运行：

给容器加速，执行：

这里 有安全运算模式（seccomp）的相关描述。现在剩下的是在容器里编译这这两个程序。第一个可以这样做：

标识 --gcflag 用于禁止 内联函数 （-l），编译优化（-N）可以让调试更容易。调试器如下做编译：

在容器的环境变量 PATH 中包含 /go/bin ，这样不用使用完整路径就可以运行任何刚编译好的程序，不论是 hello 还是 debugger。

第一步

我们的第一个任务很简单。在执行任何指令之前停止程序，然后再运行起来，直到程序停止（不管是自动停止还是出现错误停止）。大多数调试器你都可以这样开始使用。设定一些跟踪点（断点），然后执行类似 continue 的指令真正的跑起来，直到停在你要停的地方。我们看看 Delve 是如何工作的：

让我们看看我们自己怎么实现。

第一步是需要给进程（我们的调试器）找一个机制，去控制其他进程（我们要调试的进程）。幸好在 Linux 上我们有这个-- ptrace。这还不算。Golang 的 syscall 包提供了一个类似 PtraceCont 的接口，可以重启被跟踪的进程。因此这里包含了第二部分内容，但是为了有机会在程序开始执行之前设置断点我们还得做点其他的。创建新进程的时候我们可以通过设置属性-- SysProcAttr 指定进程行为。其中一个是 Ptrace 可以跟踪进程，然后进程会停止并在开启之前给父进程发送 SIGSTOP signal。我们把刚才学到的内容整理成一个工作流程…

第一版的调试器实现方式很简单。启动了一个被跟踪的进程，然后进程在执行第一条指令前停止，并向父进程发送了一个 signal。父进程等待这个 signal，打出日志 log.Printf("State: %v\n", err)。之后程序重启，父进程等待其终止。这种方式可以让我们有机会提前设置断点，启动程序，等一会到达指定跟踪点，看看类似堆栈或注册表里的当前值，检查下进程状态。

哪怕知道一点点，我们也可以做一些很赞的事情。这些都会为今后的提高和实践（不久的将来）奠定基础。

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via: https://medium.com/golangspec/making-debugger-for-golang-part-i-53124284b7c8

作者：Michał Łowicki

译者：ArisAries

校对：polaris1119

本文由 GCTT 原创编译，Go语言中文网 荣誉推出