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Android: gdb를 이용한 Dalvik VM 디버깅

Dalvik VM 혹은 Android의 시스템 일부를 수정하다 보면 GDB를 이용하여 디버깅이 필요한 경우가 있다. 이 글에서는 Dalvik VM의 내부를 수정한 경우를 가정하여 GDB로 어떻게 디버깅이 가능한지 (간단히) 정리해보도록 하겠다.

1. Dalvik VM 코드 수정 및 빌드
Dalvik의 인터프리터 성능을 향상시키기 위해 ARMv5용 코드를 수정한다고 가정하자. 관련 코드는 Dalvik의 vm/mterp/armv5te에 있는 header, footer 소스를 수정하거나 혹은 mterp/out 폴더에 있는 InterpAsm-armv5te.S를 수정하면 될 것이다. (mterp의 전반적인 구조에 대해서는 mterp의 README.txt 파일을 참고하도록 하자.)

수정한 Dalvik VM을 에뮬레이터 환경으로 빌드하는 방법은 내가 작성한 예전 블로그 글을 참고하시기 바란다. 또한, 빌드한 system image를 Android SDK에 엮어서 사용하기 위한 방법은 이 글을 참고하시길 바란다.


2. 테스트를 위한 Android 프로그램 실행
Android SDK와 Eclipse가 설치되어 있다면 내가 수정한 Dalvik VM 코드가 정상적으로 동작하는지 확인하기 위해 간단한 예제 Android 프로그램을 작성하여 에뮬레이터에서 실행해보자. 이 과정을 수행하기 전에 1번의 과정(Dalvik 수정/빌드 및 빌드한 system image를 Android SDK에 복사하는 과정)을 마쳐두어야 한다.


3. adb shell을 이용하여 GDB server 구동
에뮬레이터에서 실행되고 있는 Android 프로그램에 GDB를 연결하여 Dalvik VM을 디버깅하기 위해서는 우선 에뮬레이터에서 GDB server를 구동해주어야 한다.
  • android sdk의 tools 폴더에 있는 adb로 adb shell을 실행한다. (adb에 대한 자세한 설명은 Google 문서를 참고하시길)
  • adb shell에서 내가 작성한 예제 프로그램의 pid를 확인하기 위해 ps 명령어를 실행한다.
  • ps의 출력 결과를 보면 자신이 작성한 프로그램의 패키지 이름(예: com.wonkim)을 가진 항목이 있을 것이다. 이 pid를 이용하여 GDB server를 구동한다.
  • adb shell에서 "gdbserver :4000 --attach 324"와 같이 수행한다. 4000은 GDB server의 port이고 324는 예제 프로그램의 pid 값이다. 물론, 이 값들은 자신의 환경에 맞게 변경해서 사용하면 된다.
  • 정상적으로 GDB server가 구동되면 Attached: pid = 324 와 같은 출력을 볼 수 있다.

4. Host에서 GDB client로 GDB server에 연결
에뮬레이터의 GDB server에 붙는 GDB client를 실행하기 위해서는 다음과 같은 절차를 따른다.
  • 우선 adb forward를 이용하여 host의 port를 에뮬레이터의 port로 forward 할 수 있도록 설정한다.
    adb forward tcp:4000 tcp:4000
  • GDB client는 Android 빌드 환경에 있는 것을 사용해야 한다. 내 경우는 /workspace/android/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.4.0/bin 폴더에 있는 arm-eabi-gdb를 사용하였다.
  • arm-eabi-gdb를 실행할 때 Android 응용프로그램 process에 해당하는 app_process 프로그램을 인자로 지정해주어야 한다. 내 빌드환경에서는 아래와 같이 실행하였다.
    arm-eabi-gdb /workspace/android/out/target/product/generic/system/bin/app_process
  • GDB client를 실행한 후 적절한 symbol을 로딩할 수 있도록 환경을 설정해주어야 한다. 내 빌드환경에서는 아래와 같이 실행하였다. 
    set solib-search-path /workspace/android/out/target/product/generic/symbols/system/lib
  •  이제 에뮬레이터에서 실행되고 있는 GDB server에 리모트로 접속하도록 한다.
    target remote :4000
  • 정상적으로 실행된다면 Remote debugging using : 4000과 같은 메시지가 출력되고 symbol이 정상적으로 로딩될 것이다.
    •  
    5. Break point 설정 및 디버깅
    이제 내가 원하는 소스 코드 위치에 break point를 설정하고 Android 프로그램을 이용하여 Dalvik VM을 디버깅할 수 있다.
    • 내가 수정한 부분이 InterpAsm-armv5te.S 파일의 10143 라인 부터라고 가정하자.
    • GDB client에서 아래와 같이 실행하여 위 라인에 break point를 설정한다.
      break InterpAsm-armv5te.S:10143
    • 정상적으로 break point가 설정되어 있는지는 info breakpoints 명령으로 확인 가능하다.
    • 이제 에뮬레이터에서 Android 프로그램에 적절한 이벤트를 주어 내가 설정한 break point에 도달하도록 만든다. (키를 입력하거나 터치 이벤트를 주거나 등등)
    • Break point에 도달하면 에뮬레이터에서는 프로그램 응답이 없다며 강제 종료를 요청한다. 그냥 무시하고 wait 하도록 만들자.
    • GDB에서 step trace를 하려면 next, step 등등의 명령어를 이용하면 된다. backtrace 명령을 사용하면 stack trace를 볼 수 있다. GDB에 대한 자세한 내용은 이 웹페이지를 참고하시길.

    실제로 이와 같은 과정을 통해 개인적으로 수정해보았던 Dalvik VM의 인터프리터 코드 문제를 쉽게 해결하였다. 이런 tool을 사용하지 않으면 무지 시간이 오래 걸리고 고생 했을 것이다.

    참고자료:
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