嵌入式系統中進(jìn)程間通信的監視方法

被監視進(jìn)程進(jìn)入系統調用和退出系統調用時(shí)，都會(huì )觸發(fā) wait() 返回，使我們的程序有機會(huì )運行。因此，我們需要使用 syscall_entry 來(lái)記錄當前時(shí)刻是被監視進(jìn)程進(jìn)入系統調用，還是退出系統調用。這是一個(gè)開(kāi)關(guān)量，非常容易理解。 最后，每次處理完，都需要再次調用參數為 PTRACE_SYSCALL 的 ptrace ，準備監視下一次的系統調用。

上面的程序雖然很簡(jiǎn)單，但已經(jīng)可以完整的表現出利用 ptrace 截獲被監視進(jìn)程的 sendto 系統調用的過(guò)程。值得補充一點(diǎn)的是，利用 ptrace 也可以獲得 sendto 向外發(fā)送的數據。

sendto 系統調用的定義是：

        #include sys/types.h>

        #include sys/socket.h>

        size_t sendto(int s, const void *msg, size_t len, int flags, 

                      const struct sockaddr *to, socket len_t tolen);

sendto 包含了六個(gè)參數，特別是 msg 參數指出了發(fā)送的數據內容。參數 to 指出了發(fā)送的目標。利用 PTRACE_PEEKDATA 參數的 ptrace ，監視程序將可以獲得 sendto 的全部的六個(gè)參數。這樣監視程序就完全獲得了被監視進(jìn)程要向外發(fā)送的數據和發(fā)送目標。具體的實(shí)現細節在此不再展開(kāi)論述。請參考 man ptrace說(shuō)明手冊。

監視系統的體系和應用

利用上面討論的技術(shù)，我們開(kāi)發(fā)了可以運行在 mips 目標板上的監視程序，名為 ipcmsg 。它是一個(gè)命令行程序。在我們的應用環(huán)境中，它的使用方法是：

       root@host:~$ ipcmsg -p pid -l xxx.xxx.xxx.xxx -b 6000

pid 是被監視進(jìn)程的 pid ，可以通過(guò) ps 命令獲得。 -l 參數后面指定 PC 主機的 IP 地址。 -b 參數指明了接收的端口號。

最初進(jìn)行監視時(shí)， ipcmsg 是沒(méi)有 IP 地址和端口號參數的。所有信息是輸出到串口控制臺中。這既影響了運行的效率(大量的在串口上的輸出會(huì )影響目標板的運行速度)，也不利于信息的處理。由于我們的目標板具備以太網(wǎng)接口，我們很容易的想到將 ipcmsg 截獲的數據包轉發(fā)到 PC 主機上。使用 PC 主機更便于對進(jìn)程間通信的數據包進(jìn)行分析。在 PC 主機上，我們使用 wireshark 這個(gè)非常流行的開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò )報文分析軟件接收來(lái)自目標板的信息。

在實(shí)際的使用過(guò)程中，我們使用以太網(wǎng)線(xiàn)將目標板與 PC 主機相連。然后，在目標板上啟動(dòng) ipcmsg ，并為其指定監視進(jìn)程的 pid 。 ipcmsg運行后，我們在PC主機上啟動(dòng) wireshark 接收來(lái)自 ipcmsg 的數據包。這些數據包中包含了 mips 目標板上進(jìn)程間通信的信息。利用我們?yōu)?ipcmsg 專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的 wireshark 插件，在 wireshark 上，我們可以詳細的分解 ipcmsg 轉發(fā)來(lái)的數據包，非常直觀(guān)的分析進(jìn)程間通信的過(guò)程和可能存在的問(wèn)題。

從圖中可以看到，我們從 ipcmsg 獲得了進(jìn)程間通信的方式，參數( path 是 AF_UNIX域 socket 地址參數)，方向和內容，以及進(jìn)程名稱(chēng)。這些信息幫助我們對嵌入式系統的運行狀態(tài)進(jìn)行分析。而這一切非常直觀(guān)和便于操作。