第 11 章 マルチスレッドアプリケーションのデバッグ

dbx では Solaris スレッドや POSIX スレッドを使用するマルチスレッドアプリケーションをデバッグできます。dbx には、各スレッドのスタックトレースの確認、全スレッドの再実行、特定のスレッドに対する step や next の実行、スレッド間の移動をする機能があります。

dbx は、libthread.so が使用されているかどうかを検出することによって、マルチスレッドプログラムかどうかを認識します。プログラムは、-lthread または -mt を使用してコンパイルすることによって明示的に、あるいは -lpthread を使用してコンパイルすることによって暗黙的に libthread.so を使用します。

この章では dbx の thread コマンドを使用して、スレッドに関する情報を入手したり、デバッグを行う方法について説明します。

この章の内容は次のとおりです。

• 「マルチスレッドデバッグについて」

• 「スレッド作成動作について」

• 「LWP 情報について」

マルチスレッドデバッグについて

dbx は、マルチスレッドプログラムを検出すると、libthread_db.so の dlopen を試行します。これは、/usr/lib にあるスレッドデバッグ用の特別なシステムライブラリです。

dbx は同期的に動作します。つまり、スレッドか軽量プロセス (LWP) のいずれかが停止すると、ほかのスレッドおよび LWP もすべて自動的に停止します。この動作は、「世界停止 (stop the world)」モデルと呼ばれる場合があります。

マルチスレッドプログラミングと LWP については、『Solaris マルチスレッド のプログラミング』を参照してください。

スレッド情報

dbx では、次のスレッド情報を入手できます。

(dbx) threads
    t@1 a l@1  ?()  running   in main()
    t@2      ?() asleep on 0xef751450  in_swtch()
    t@3 b l@2  ?()  running in sigwait()
    t@4     consumer()  asleep on 0x22bb0 in _lwp_sema_wait()
  *>t@5 b l@4 consumer()  breakpoint     in Queue_dequeue()
    t@6 b l@5 producer()     running       in _thread_start()
(dbx)

ネイティブコードに対して、情報の各行の内容は次のとおりです。

• * (アスタリスク) は、ユーザーの注意を必要とするイベントがこのスレッドで発生したことを示します。通常は、ブレークポイントに付けられます。

  アスタリスクの代わりに 'o' が示される場合は、dbx 内部イベントが発生しています。

• > (矢印) は現在のスレッドを示します。

• t@number はスレッド ID であり、特定のスレッドを指します。number は、thr_create が返す thread_t の値になります。

• b l@number はそのスレッドが指定の LWP に結合されていることを表し、a l@number はそのスレッドがアクティブであることを表します。すなわちそのスレッドはオペレーティングシステムにて実行可能です。

• thr_create に渡されたスレッドの開始関数。?() は開始関数が不明であることを示します。

• スレッド状態 (スレッド状態の詳細については、表 11–1 を参照)

• スレッドが現在実行している関数

Java コードでは、情報の各行は次で構成されています。

• t@number は dbx スタイルスレッド ID を示します。

• スレッド状態 (スレッド状態の詳細については、表 11–1 を参照)

• 単一引用符内のスレッド名

• スレッドの優先順位を示す番号

別のスレッドのコンテキストの表示

表示コンテキストを別のスレッドに切り替えるには、thread コマンドを使用します。この構文は次のとおりです。

thread [-blocks] [-blockedby] [-info] [-hide] [-unhide] [-suspend] [-resume] thread_id

現在のスレッドを表示するには、次のように入力します。

thread

スレッド thread_id に切り替えるには、次のように入力します。

thread thread_id

thread コマンドの詳細については、「thread コマンド」を参照してください。

スレッドリストの表示

スレッドリストを表示するには、threads コマンドを使用します。この構文は次のとおりです。

threads [-all] [-mode [all|filter] [auto|manual]]

既知のスレッドすべてのリストを表示するには、次のように入力します。

threads

通常は表示されないスレッド (ゾンビ) などを表示するには、次のように入力します。

threads -all

スレッドリストについては、「スレッド情報」を参照してください。

threads コマンドの詳細については、「threads コマンド」を参照してください。

実行の再開

プログラムの実行を再開するには、cont コマンドを使用します。プログラム現在、スレッドは同期ブレークポイントを使用して、すべてのスレッドが実行を再開するようにしています。

ただし、シングルスレッドは、call コマンドに -resumeone オプションを付けて使用することにより再開できます (「call コマンド」を参照)。

多数のスレッドが関数 lookup() を呼び出すマルチスレッドアプリケーションをデバッグする場合の 2 つのシナリオを次に示します。

• 条件付きブレークポイントを設定します。

  stop in lookup -if strcmp(name, "troublesome") == 0

  t@1 が lookup() の呼び出しで停止すると、 dbx は条件の評価を試み、strcmp() を呼び出します。

• ブレークポイントを設定します。

  stop in lookup

  t@1 が lookup() の呼び出しで停止したら、次のコマンドを発行します。

  call strcmp(name, "troublesome")

strcmp() を呼び出すと、dbx は呼び出しの間、すべてのスレッドを再開することがありますが、これは dbx の動作 (next コマンドを使用して、シングルステップ実行をする場合) に似ています。この動作は、t@1 のみを再開すると、strcmp() が別のスレッドによって所有されているロックを奪取しようと試みた場合に、デッドロックが発生する可能性があるためです。

この場合にすべてのスレッドを再開することの欠点は、strcmp() の呼び出し中に lookup() のブレークポイントにヒットして、dbx が t@2 などのほかのスレッドを処理できないことです。次のような警告が表示されます。

イベント無限ループにより次のハンドラ中でイベントの取りこぼしが起きます。

イベントの再入 第 1 イベント BPT(VID 6、TID 6、PC echo+0x8) 第 2 イベント BPT(VID 10、TID 10、PC echo+0x8) 以下のハンドラはイベントを処理しません。

そのような場合は、条件式で呼び出された関数が相互排他ロックを奪取しないことが確実であれば、-resumeone イベント修飾子を使用して、dbx に t@1 のみを再開させることができます。

stop in lookup -resumeone -if strcmp(name, "troublesome") == 0

strcmp() を評価するために、lookup() のブレークポイントをヒットしたスレッドのみが再開されます。

この方法は、次のような状況では無効です。

• 条件で再帰的に lookup() を呼び出すため、同じスレッドで lookup() の 2 つ目のブレークポイントが発生した場合

• 条件を実行するスレッドが生成するか、スリープさせるか、または何らかの方法で、別のスレッドに制御を放棄する場合

スレッド作成動作について

次の例に示すように、アプリケーションが thr_create イベントおよび thr_exit イベントを使用して、どれくらい頻繁にスレッドを作成および終了しているかを知ることができます。

(dbx) trace thr_create
(dbx) trace thr_exit
(dbx) run

trace: thread created t@2 on l@2
trace: thread created t@3 on l@3
trace: thread created t@4 on l@4
trace: thr_exit t@4
trace: thr_exit t@3
trace: thr_exit t@2

ここでは、アプリケーションが 3 つのスレッドを作成します。スレッドは作成されたのとは逆の順序で終了し、アプリケーションにそれ以上のスレッドがある場合は、スレッドが累積されてリソースを消費します。

有用な情報を得るため、別のセッションで次のコマンドを実行してみてください。

(dbx) when thr_create { echo "XXX thread $newthread created by $thread"; }
XXX thread t@2 created by t@1
XXX thread t@3 created by t@1
XXX thread t@4 created by t@1

出力を見ると、3 つのスレッドすべてがスレッド t@1 によって作成されていることがわかります。これは、一般的なマルチスレッド化のパターンです。

スレッド t@3 を、その出力セットからデバッグする場合を考えます。次のようにすると、スレッド t@3 が作成されたポイントでアプリケーションを停止できます。

(dbx) stop thr_create t@3
(dbx) run
t@1 (l@1) stopped in tdb_event_create at 0xff38409c
0xff38409c: tdb_event_create       :    retl
Current function is main
216       stat = (int) thr_create(NULL, 0, consumer, q, tflags, &tid_cons2);
(dbx)

アプリケーションで新しいスレッドが発生しますが、それがスレッド t@1 ではなくスレッド t@5 から発生することがある場合は、次のようにするとそのイベントを獲得できます。

(dbx) stop thr_create -thread t@5

LWP 情報について

通常は LWP を意識する必要はありません。ただし、スレッドレベルでの問い合わせが完全にできない場合には、lwps コマンドを使用して、LWP に関する情報を入手できます。

(dbx) lwps
    l@1 running in main()
    l@2 running in sigwait()
    l@3 running in _lwp_sema_wait()
  *>l@4 breakpoint in Queue_dequeue()
    l@5 running in _thread_start()
(dbx)

LWP リストの各行の内容は、次のとおりです。

• * (アスタリスク) は、ユーザーの注意を要するイベントが この LWP で起こったことを示します。

• 矢印は現在の LWP を表します。

• l@number は特定の LWP を示します。

• 次の項目で詳しい LWP の状態を説明しています。

• function_name() は、LWP が現在実行している関数を示します。

現在の LWP を表示または変更するには、「lwp コマンド」を使用してください。