嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)程間通信的監(jiān)視方法

被監(jiān)視進(jìn)程進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用和退出系統(tǒng)調(diào)用時，都會觸發(fā) wait() 返回，使我們的程序有機(jī)會運行。因此，我們需要使用 syscall_entry 來記錄當(dāng)前時刻是被監(jiān)視進(jìn)程進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用，還是退出系統(tǒng)調(diào)用。這是一個開關(guān)量，非常容易理解。 最后，每次處理完，都需要再次調(diào)用參數(shù)為 PTRACE_SYSCALL 的 ptrace ，準(zhǔn)備監(jiān)視下一次的系統(tǒng)調(diào)用。

上面的程序雖然很簡單，但已經(jīng)可以完整的表現(xiàn)出利用 ptrace 截獲被監(jiān)視進(jìn)程的 sendto 系統(tǒng)調(diào)用的過程。值得補(bǔ)充一點的是，利用 ptrace 也可以獲得 sendto 向外發(fā)送的數(shù)據(jù)。

sendto 系統(tǒng)調(diào)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 包含了六個參數(shù)，特別是 msg 參數(shù)指出了發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。參數(shù) to 指出了發(fā)送的目標(biāo)。利用 PTRACE_PEEKDATA 參數(shù)的 ptrace ，監(jiān)視程序?qū)⒖梢垣@得 sendto 的全部的六個參數(shù)。這樣監(jiān)視程序就完全獲得了被監(jiān)視進(jìn)程要向外發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送目標(biāo)。具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)在此不再展開論述。請參考 man ptrace說明手冊。

監(jiān)視系統(tǒng)的體系和應(yīng)用

利用上面討論的技術(shù)，我們開發(fā)了可以運行在 mips 目標(biāo)板上的監(jiān)視程序，名為 ipcmsg 。它是一個命令行程序。在我們的應(yīng)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(jiān)視進(jìn)程的 pid ，可以通過 ps 命令獲得。 -l 參數(shù)后面指定 PC 主機(jī)的 IP 地址。 -b 參數(shù)指明了接收的端口號。

最初進(jìn)行監(jiān)視時， ipcmsg 是沒有 IP 地址和端口號參數(shù)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影響目標(biāo)板的運行速度)，也不利于信息的處理。由于我們的目標(biāo)板具備以太網(wǎng)接口，我們很容易的想到將 ipcmsg 截獲的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到 PC 主機(jī)上。使用 PC 主機(jī)更便于對進(jìn)程間通信的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析。在 PC 主機(jī)上，我們使用 wireshark 這個非常流行的開源的網(wǎng)絡(luò)報文分析軟件接收來自目標(biāo)板的信息。

在實際的使用過程中，我們使用以太網(wǎng)線將目標(biāo)板與 PC 主機(jī)相連。然后，在目標(biāo)板上啟動 ipcmsg ，并為其指定監(jiān)視進(jìn)程的 pid 。 ipcmsg運行后，我們在PC主機(jī)上啟動 wireshark 接收來自 ipcmsg 的數(shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)包中包含了 mips 目標(biāo)板上進(jìn)程間通信的信息。利用我們?yōu)?ipcmsg 專門開發(fā)的 wireshark 插件，在 wireshark 上，我們可以詳細(xì)的分解 ipcmsg 轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包，非常直觀的分析進(jìn)程間通信的過程和可能存在的問題。

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(shù)( path 是 AF_UNIX域 socket 地址參數(shù))，方向和內(nèi)容，以及進(jìn)程名稱。這些信息幫助我們對嵌入式系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行分析。而這一切非常直觀和便于操作。