[리눅스커널] 프로세스: 유저 프로그램 실행 흐름 추적하기

이번 장에서는 유저 공간에서 fork() 시스템 콜 함수를 호출하면 유저 프로세스가 실행된다고 설명한 바 있습니다. 그런데 유저 프로세스를 생성하는 목적은 크게 다음과 같은 두 가지로 분류할 수 있습니다.

 fork() 시스템 콜 함수를 호출해 같은 미션의 프로그램을 여러 프로세스가 나눠서 실행

 exev() 시스템 콜 함수로 아예 새로운 프로그램을 생성해서 실행

우리가 리눅스 시스템 프로그램으로 프로세스를 생성할 때는 대부분 첫 번째 방식을 사용합니다. 그래서 이번 장에서는 첫 번째 방법에 초점을 맞춰 유저 프로세스의 생성 과정을 설명한 것입니다. 하지만 두 번째 방식으로 유저 프로세스를 실행할 때가 있습니다. 이미 만들어 놓은 프로그램 파일을 실행하고 싶을 때입니다. 그래서 이번에 디버깅 실습으로 두 번째 방식으로 유저 프로세스가 실행되는 과정을 알아보겠습니다.

#프로세스

프로세스 소개 

   * 프로세스란?  

   * 태스크란?  

   * 스레드란?  

프로세스 확인하기  

   * ps 명령어로 프로세스 목록 확인  

   * ftrace에서 프로세스 확인하기  

프로세스는 어떻게 생성할까?  

   * _do_fork() 함수 소개  

   * 유저모드와 커널 모드란 

   * 유저 레벨 프로세스를 생성할 때 _do_fork() 함수의 처리 흐름  

   * 커널 프로세스 생성 시 _do_fork() 함수의 흐름  

유저 레벨 프로세스 실행 실습  

   * 기본 유저 레벨 프로세스 실행 실습 및 ftrace 로그 분석    

   * exit() 함수로 프로세스가 종료되는 과정 및 ftrace 로그 분석   

커널 스레드  

   * 커널 스레드란?    

   * 커널 스레드의 종류   

   * 커널 스레드는 어떻게 생성할까?  

커널 내부 프로세스의 생성 과정   

   * _do_fork() 함수   

   * copy_process() 함수 분석   

   * wake_up_new_task() 함수 분석   

프로세스의 종료 과정 분석  

   * 프로세스 종료 흐름 파악    

   * do_exit() 함수 분석   

   * do_task_dead() 함수 분석   

   * do_task_dead() 함수를 호출하고 난 후의 동작    

태스크 디스크립터(task_struct 구조체)  

   * 프로세스를 식별하는 필드   

   * 프로세스 상태 저장   

   * 프로세스 간의 관계   

   * 프로세스 연결 리스트   

   * 프로세스 실행 시각 정보   

스레드 정보: thread_info 구조체  

   * thread_info 구조체란?   

   * thread_info 구조체 분석    

   * thread_info 구조체의 주소 위치는 어디일까?  

   * 컨텍스트 정보 상세 분석    

      ** 인터럽트 컨텍스트 실행 정보 저장  

      ** Soft IRQ 컨텍스트 실행 정보 저장  

      ** 이용한 선점 스케줄링 여부 확인    

   * cpu 필드에 대한 상세 분석   

   * thread_info 구조체 초기화 코드 분석   

프로세스의 태스크 디스크립터에 접근하는 매크로 함수  

   * current 매크로란?   

   * current_thread_info() 매크로 함수 분석   

프로세스 디버깅  

   * glibc의 fork() 함수를 gdb로 디버깅하기  

   * 리눅스 유틸리티 프로그램을 이용한 실행 추적   

"혹시 궁금한 점이 있으면 댓글로 질문 남겨주세요. 아는 한 성실히 답변 올려드리겠습니다!" 

Thanks,

Austin Kim([e-mail])

# Reference: For more information on 'Linux Kernel';

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 1

http://www.yes24.com/Product/Goods/90085976

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 2

http://www.yes24.com/Product/Goods/90087307

 

repository:

http://rousalome.egloos.com/10025060

덧글

[잔망스러운 얼음집]

아래와 같이 filter 지정시에 invalid argument 라고 뜹니다.
무엇이 문제 일까요?

root@raspberrypi:/home/pi/test # echo sys_clone do_exit search_binary_handler copy_process.part.5 > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

bash: echo: write error: Invalid argument

[AustinKim]

copy_process() 함수는 static 타입이라 컴파일러가 심벌 이름에 라벨링을 해 copy_process.part.5 혹은 copy_process.part.3 로 심벌을 생성합니다.

다음과 같이 지정해보시겠어요?

echo sys_clone do_exit search_binary_handler copy_process* > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

copy_process.part.5 이름을 copy_process* 바꿔서 지정하면 됩니다.
참고로 copy_process 함수 끝 부분에 *기호를 붙히면 copy_process 이름의 심벌에 해당하는 함수를 모두
/sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter 에 지정합니다.

[공부중입니다.]

안녕하세요. 지금 다른 보드, 안드로이드로 이 책을 적용 시켜가면서 공부 중입니다.
arm64 기반의 보드인지라 크로스 컴파일을 하여 실행시켜 보고자 하였는데 . 안드로이드라서 그런건지 실행이 안되더라구요. 그래서 ndk로 빌드하여 실행파일을 사용하여서 ftrace 로그를 보는 중입니다.
지금 여러개의 궁금한 점이 생겼는데
1. 저는 태스크 이름이 <...> 이런 것이 생겼습니다. 한두개가 아니고 좀 많습니다. pid를 보면 태스크 이름이 유추가 가능한데 <...>라는 게 왜 나오는 지 아시나요? 단순히 의미없이 이렇게 나오는 건 아니지 않을 까 해서 여쭤 봅니다.
2. 태스크이름이 sh pid는 6803이라고 나오다가 갑자기 태스크이름이 raspbian_proc pid가 6803으로 바뀌더라구요. 중간에 do_exit 이런것도 없이. 혹시 이것은 제가 do_exit을 trace 지정안해서그런건지 한 번 확인해 보겠습니다.
3. 저는 ftrace 로그가 5초정도에 5만줄 정도 나옵니다 . 정상인것일까요?
4. 혹시 ndk로 빌드한 실행파일로 ftrace를 한다면 ftrace로그 값이 많이 다르게 나올까요? (저는 책하고 다르게 stack trace가 거의 안 나옵니다.)

너무 뭉뜽그려서 질문드려서 죄송합니다. 저도 사실 아직 이해가 되지 않는 부분이 많아 제가 뭘 모르고 뭘 질문해야 할지 어려워서 책을 열심히 봐보려고 노력중입니다. 감사합니다

[AustinKim]

문의 주신 내용에 대해 답신 드립니다.

1. 네, 맞습니다. 원래 available_filter_functions 파일에 있는 함수 심벌(copy_process.isra.62.part.63)로 등록하면 됩니다.
2. 아래 언급하신 ftrace 로그를 제 이메일로 보내주실 수 있나요?
'태스크이름이 sh pid는 6803이라고 나오다가 갑자기 태스크이름이 raspbian_proc pid가 6803으로 바뀌더라구요'

이메일 주소: [e-mail]

메일을 주시면 ftrace 메시지를 보고 블로그에 분석 내용을 포스팅해 드리겠습니다.
감사합니다.

[AustinKim]

메일로 주실 때는 ftrace 로그의 용량이 클 지 모르니, 되도록 압축해서 보내주세요.
감사합니다.

[공부중입니다.]

5. available_filter_functions에서 저는 copy_process라는 것이 없고 copy_process.isra.62.part.63라는 것만 있어서 바꾸어서 sh 스크립트를 만들었는데요. 맞게 한 것 일까요?