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从零开始学习MySQL调试跟踪（1）
1. 编译GreatSQL
2. 安装gdb
3. 开始调试GreatSQL源码
3.1 利用gdb设置断点
3.2 使用 Trace 文件调试
有时为了跟踪故障需要调试MySQL/GreatSQL源码，本文介绍如何在Linux下构建MySQL/GreatSQL源码调试环境。
在这之前，我也是一名小白，一起从零开始探索吧。
本文以CentOS 8.x环境下的GreatSQL 8.0.25-16版本为例。
1. 编译GreatSQL
查看系统环境：
$ cat /etc/system-release
CentOS Linux release 8.4.2105
首先，从 https://gitee.com/GreatSQL/GreatSQL/releases/ 下载GreatSQL 8.0.25-16的源码包
Source Code
Packages Size greatsql-8.0.25-16.tar.gz 503M
接下来，参考文章 在Linux下源码编译安装GreatSQL 构建好编译环境。然后开始编译GreatSQL源码，编译参数中增加/修改debug相关选项，这样编译后得到的二进制文件才能支持调试模式，例如：
$ cd /opt/greatsql-8.0.25-16
$ mkdir -p build
$ cd build
$ cmake3 .. \
-DBOOST_INCLUDE_DIR=/opt/boost_73_0 \
-DLOCAL_BOOST_DIR=/opt/boost_73_0 \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64 \
-DWITH_ZLIB=bundled \
-DWITH_NUMA=ON \
-DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS="-ljemalloc" \
-DBUILD_CONFIG=mysql_release \
-DWITH_TOKUDB=OFF \
-DWITH_ROCKSDB=OFF \
-DMAJOR_VERSION=8 \
-DMINOR_VERSION=0 \
-DPATCH_VERSION=25 \
-DWITH_UNIT_TESTS=OFF \
-DWITH_NDBCLUSTER=OFF \
-DWITH_SSL=system \
-DWITH_SYSTEMD=ON \
-DWITH_LDAP=OFF \
-DWITH_AUTHENTICATION_LDAP=OFF \
-DWITH_DEBUG=1 \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
&& make -j8 VERBOSE=1 && make install
主要是增加两个参数 -DWITH_DEBUG=1 和 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug，注意不要有参数 -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo。
编译完成后，即可得到包含debug功能的GreatSQL二进制文件，执行下面的命令检查：
$ cd /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64
$ ./bin/mysqld-debug --verbose --version
/usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64/bin/mysqld-debug Ver 8.0.25-16-debug for Linux on x86_64 (Source distribution)
可以看到，输出的结果中包含 debug 关键字，这就表示成功了。
2. 安装gdb
直接执行yum安装gdb即可：
$ yum install -y gdb
$ gdb --version
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 9.2-4.el8
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
gdb常用的调试相关指令有以下几个：
| 命令 | 缩写 | 备注 |
|---|---|---|
| attach | 挂接/进入准备调试的进程pid | |
| detach | 取消挂接进程（退出进程） | |
| list | l | 显示多行源代码 |
| break | b | 设置断点，程序运行到断点的位置会停下来 |
| info | i | 描述程序的状态 |
| run | r | 开始运行程序 |
| display | disp | 跟踪查看某个变量,每次停下来都显示它的值 |
| step | s | 执行下一条语句,如果该语句为函数调用,则进入函数执行其中的第一条语句 |
| next | n | 执行下一条语句,如果该语句为函数调用,不会进入函数内部执行(即不会一步步地调试函数内部语句) |
| p | 打印内部变量值 | |
| continue | c | 继续程序的运行,直到遇到下一个断点 |
| set var name=v | 设置变量的值 | |
| start | st | 开始执行程序,在main函数的第一条语句前面停下来 |
| file | 装入需要调试的程序 | |
| kill | k | 终止正在调试的程序 |
| watch | 监视变量值的变化 | |
| backtrace | bt | 查看函数调用信息(堆栈) |
| frame | f | 查看栈帧 |
| quit | q | 退出gdb |
3. 开始调试GreatSQL源码
第一次运行gdb准备调试时，可能会提示类似下面的信息
warning: Unable to find libthread_db matching inferior's thread library, thread debugging will not be available.
0x00007ffb358ada41 in poll () from /lib64/libc.so.6
Missing separate debuginfos, use: dnf debuginfo-install keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...
这表示缺少一些相关的debuginfo包，可以根据提示内容补充安装，例如：
dnf debuginfo-install keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...
如果提示找不到这些安装包：
Could not find debuginfo package for the following installed packages: keyutils-libs-1.5.10-9.el8.x86_64 ...
可以检查yum配置文件 /etc/yum.repos.d/CentOS-Linux-Debuginfo.repo，确认是否设置了 enable = 1，例如：
# CentOS-Linux-Debuginfo.repo
#
# All debug packages are merged into a single repo, split by basearch, and are
# not signed.
[debuginfo]
name=CentOS Linux $releasever - Debuginfo
baseurl=http://debuginfo.centos.org/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1 #<---这里要设置1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-centosofficial
此外，还要把GreatSQL 8.0.25-16的源码包解压缩到 /opt 目录下：
$ tar zxf PATH/greatsql-8.0.25-16.tar.gz -C /opt/
接下来，演示如何跟踪调试。
先初始化GreatSQL数据文件，然后再启动GreatSQL服务进程：
# 初始化GreatSQL
$ cd /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64
$ ./bin/mysqld-debug --no-defaults --initialize-insecure --user=mysql --datadir=./data
# 启动GreatSQL
$ ./bin/mysqld-debug --no-defaults --user=mysql --datadir=./data1 &
# 查看进程pid
$ ps -ef | grep mysqld
...
mysql 2644322 2542442 3 14:38 pts/7 00:00:01 ./bin/mysqld-debug --no-defaults --user=mysql --datadir=./data1
# 在另一个终端（终端#2），连入GreatSQL
$ mysql -S/tmp/mysql.sock
Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 7
Server version: 8.0.25-16-debug Source distribution
...
mysql>\s
...
Server version: 8.0.25-16-debug Source distribution
...
启动gdb，准备调试跟踪GreatSQL，我们分别演示几种不同方式。
3.1 利用gdb设置断点
在 终端#1 中启动gdb，并挂接GreatSQL进程，准备跟踪
$ gdb -p 2644322
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 9.2-4.el8
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
...
Attaching to process 2644322
[New LWP 2643482]
[New LWP 2643483]
[New LWP 2643484]
...
[New LWP 2643522]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
--Type <RET> for more, q to quit, c to continue without paging-- #<-- 这里按下回车，即可进入
0x00007fb7ae93ba41 in __GI___poll (fds=0x7fb7ae229140, nfds=2, timeout=-1) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/poll.c:29
29 return SYSCALL_CANCEL (poll, fds, nfds, timeout);
(gdb)
(gdb) p mysql_sysvar_version #<-- 打印变量，查看GreatSQL版本号
$1 = {flags = 68101, name = 0x7f10d1c6cc90 "innodb_version", comment = 0x6c47f92 "InnoDB version", check = 0x37dd9e2
<check_func_str(THD*, SYS_VAR*, void*, st_mysql_value*)>, update = 0x37ddeb0 <update_func_str(THD*, SYS_VAR*, void*, void const*)>,
value = 0x7e7c768 <innodb_version_str>, def_val = 0x6c38440 "8.0.25-15"}
(gdb)
(gdb)
(gdb) b mysql_execute_command #<--- 输入指令"b dispatch_command"设置断点，意为当GreatSQL程序运行到这个函数时，就会停下来
Breakpoint 3 at 0x379c3f2: file /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc, line 2875.
(gdb)
切换到 终端#2，随便执行一条SQL命令：
mysql> select 'debug' from dual;
回到 终端#1，继续调试：
(gdb)
(gdb) bt #<-- 打印函数调用信息
#0 dispatch_command (thd=0x7f10a3a0b000, com_data=0x7f10d12a7370, command=COM_QUERY) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1605
#1 0x0000000003797c48 in do_command (thd=0x7f10a3a0b000) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1388
#2 0x0000000003991168 in handle_connection (arg=0x7f10d1f9d120) at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/conn_handler/connection_handler_per_thread.cc:307
#3 0x00000000052e4b22 in pfs_spawn_thread (arg=0x7f10e8a45660) at /opt/greatsql-8.0.25-16/storage/perfschema/pfs.cc:2899
#4 0x00007f10eb1e917a in start_thread (arg=<optimized out>) at pthread_create.c:479
#5 0x00007f10e9128dc3 in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:95
(gdb)
(gdb) p thd->m_query_string #<-- 打印SQL语句
$14 = {str = 0x7f10a3a0e828 "select 'debug' from dual", length = 24}
(gdb)
(gdb) c #<-- 继续执行，终端#2里被阻塞的SQL语句就可以执行了
Continuing.
切回 终端#2 查看SQL语句执行结果：
mysql> select 'debug' from dual;
+-------+
| debug |
+-------+
| debug |
+-------+
1 row in set (12 min 11.55 sec)
可以看到，因为一直被阻塞，这条SQL请求耗时超过12分钟。当 终端#2 的连接断开退出后，可以看到gdb端也有相应提示：
Thread 39 "mysqld-debug" hit Breakpoint 1, dispatch_command (thd=0x7f10a3a0b000, com_data=0x7f10d12a7370, command=COM_QUIT)
at /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/sql_parse.cc:1605
1605 bool error = false;
(gdb)
如果不想继续跟踪调试了，只需输入指令 q 或 quit 即可退出gdb。
(gdb) quit
A debugging session is active.
Inferior 1 [process 2644322] will be detached.
Quit anyway? (y or n) y
Detaching from program: /usr/local/GreatSQL-8.0.25-16-Linux-glibc2.28-x86_64/bin/mysqld-debug, process 2644322
[Inferior 1 (process 2644322) detached]
3.2 使用 Trace 文件调试
还可以在GreatSQL客户端中设置变量 debug 为不同值，就可以输出GreatSQL运行过程中涉及的调用模块、函数、状态信息等全部信息，并记录到本地文件中。用法示例：
mysql> SET SESSION debug = 'debug_options';
变量 debug 支持多种设置模式：
debug_options = field_1:field_2:...:field_N
field = [+|-]flag[,modifier,modifier,...,modifier]
+, - 表示从当前debug值添加或者减少某些选项。
flag相关可选项如下：
| flag | 说明 |
|---|---|
| d | 开启DBUG |
| f | 只跟踪指定的函数 |
| F | 跟踪指定的源码文件 |
| i | 跟踪指定的线程 |
| L | 跟踪指定的源码行数 |
| n | 打印函数调用层次序号 |
| N | 输出日志从0开始打印行号 |
| o | 指定输出到某个文件 |
| O | 类似o,每次写文件都会flush，reopen |
| P | 匹配DBUG_PROCESS |
| p | 打印process name |
| t | 打印函数调用和退出 |
使用案例1（精简模式）
# 设置debug选项
mysql> set session debug='d:t:o,/tmp/mysqld.trace';
# 执行SQL请求
mysql> select 'debug' from dual;
+-------+
| debug |
+-------+
| debug |
+-------+
1 row in set (0.00 sec)
查看生成的trace文件：
$ cat /tmp/mysqld.trace
...
>do_command
| >THD::clear_error
| <THD::clear_error
| >Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
| <Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
| >my_net_set_read_timeout
| | enter: timeout: 28800
| | >vio_socket_timeout
| | <vio_socket_timeout
| <my_net_set_read_timeout
| >vio_is_blocking
| <vio_is_blocking
| >net_read_raw_loop
| | >vio_read
| | | >vio_is_blocking
| | | <vio_is_blocking
| | | >vio_io_wait
| | | <vio_io_wait
| | <vio_read
| <net_read_raw_loop
| THD::enter_stage: 'starting' /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/conn_handler/init_net_server_extension.cc:102
...
使用案例2（复杂模式）增加了打印文件名和行号等信息，更方便定位查找。
mysql> set session debug='d:t:L:F:o,/tmp/mysqld.trace';
mysql> select 'debug' from dual;
...
查看生成的trace文件：
$ cat /tmp/mysqld.trace
...
sql_parse.cc: <do_command
sql_parse.cc: 1269: >do_command
sql_class.h: 3287: | >THD::clear_error
sql_class.h: | <THD::clear_error
sql_error.cc: 357: | >Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
sql_error.cc: | <Diagnostics_area::reset_diagnostics_area
net_serv.cc: 2246: | >my_net_set_read_timeout
net_serv.cc: 2247: | | enter: timeout: 28800
viosocket.cc: 380: | | >vio_socket_timeout
viosocket.cc: | | <vio_socket_timeout
net_serv.cc: | <my_net_set_read_timeout
viosocket.cc: 373: | >vio_is_blocking
viosocket.cc: | <vio_is_blocking
net_serv.cc: 1341: | >net_read_raw_loop
viosocket.cc: 169: | | >vio_read
viosocket.cc: 373: | | | >vio_is_blocking
viosocket.cc: | | | <vio_is_blocking
viosocket.cc: 1118: | | | >vio_io_wait
viosocket.cc: | | | <vio_io_wait
viosocket.cc: | | <vio_read
net_serv.cc: | <net_read_raw_loop
sql_parse.cc: 320: | THD::enter_stage: 'starting' /opt/greatsql-8.0.25-16/sql/conn_handler/init_net_server_extension.cc:102
...
本文简单演示了如何跟踪调试GreatSQL的几种方法，更多有趣实用的方法还有待进一步挖掘，一起探索新世界吧。
P.S，我也在MacOS环境下构建了基于vscode的跟踪调试环境，但还是更喜欢在Linux终端命令行模式下工作，所以本文没介绍如何利用vscode跟踪调试，有兴趣的读者可以根据其他资料自行构建。
Enjoy GreatSQL :)
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