GDB 調試 Go Runtime 指南

使用 GDB 調試 Go 程式，深入理解 goroutine 和 channel 的 runtime 實現。

快速開始

# 編譯程式（帶 debug symbols）
make build

# 啟動 GDB 調試（自動設置所有關鍵斷點）
make debug

# 清理建置產物
make clean

make debug 會自動設置以下斷點：

• main.main - 程式入口
• runtime.makechan - channel 創建
• runtime.newproc - goroutine 創建
• runtime.chansend1 - channel 發送
• runtime.chanrecv1 - channel 接收

啟動後直接執行 run 即可開始調試！

程式說明

test.go 是一個簡單的 Go 程式，包含：

• Channel 創建：make(chan int, 2)
• Goroutine 啟動：go worker(ch, id)
• Channel 發送：ch <- 100
• Channel 接收：val := <-ch

test.go 完整程式碼

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	fmt.Println("Hello, GDB!")

	// 創建 channel
	ch := make(chan int, 2)

	// 啟動 goroutine
	go worker(ch, 1)
	go worker(ch, 2)

	// 發送數據到 channel
	ch <- 100
	ch <- 200

	// 等待一下讓 goroutine 執行
	time.Sleep(time.Second)

	fmt.Println("Main finished")
}

func worker(ch chan int, id int) {
	val := <-ch
	fmt.Printf("Worker %d received: %d\n", id, val)
}

Makefile 完整內容

.PHONY: help build debug clean

# 預設目標：顯示說明
.DEFAULT_GOAL := help

help:  ## 顯示此說明訊息
	@echo "可用目標："
	@echo "  make build   - 編譯程式（帶 debug symbols）"
	@echo "  make debug   - 啟動 GDB 調試"
	@echo "  make clean   - 清理建置產物"
	@echo ""
	@echo "使用範例："
	@echo "  make build"
	@echo "  make debug"

build:  ## 編譯程式（禁用優化和內聯）
	@echo "編譯 test.go..."
	go build -gcflags="all=-N -l" -o test test.go
	@echo "編譯完成: ./test"

debug:  ## 啟動 GDB 調試（自動設置斷點）
	@echo "啟動 GDB（自動設置斷點）..."
	@{ \
		echo "break main.main"; \
		echo "break runtime.makechan"; \
		echo "break runtime.newproc"; \
		echo "break runtime.chansend1"; \
		echo "break runtime.chanrecv1"; \
		echo "info breakpoints"; \
	} > /tmp/gdb_cmds_test_go.txt && \
	gdb -x /tmp/gdb_cmds_test_go.txt ./test; \
	rm -f /tmp/gdb_cmds_test_go.txt

clean:  ## 清理建置產物
	@echo "清理建置產物..."
	rm -f test
	@echo "清理完成"

GDB 基本操作

啟動 GDB

gdb ./test

常用命令

關鍵 Runtime 函數斷點

Goroutine 相關

# Goroutine 創建（go 關鍵字觸發）
break runtime.newproc

# Goroutine 創建的底層實現
break runtime.newproc1

# Goroutine 退出
break runtime.goexit

# Goroutine 阻塞/掛起
break runtime.gopark

# Goroutine 喚醒
break runtime.goready

# 調度器選擇下一個 goroutine
break runtime.schedule

Channel 相關

# Channel 創建（make(chan T) 觸發）
break runtime.makechan

# Channel 發送（ch <- value 觸發）
break runtime.chansend
break runtime.chansend1

# Channel 接收（<-ch 觸發）
break runtime.chanrecv
break runtime.chanrecv1
break runtime.chanrecv2

# Channel 關閉
break runtime.closechan

完整調試流程示範

方法 1：使用 make debug（推薦，最簡單）

$ make debug
啟動 GDB（自動設置斷點）...
(gdb) info breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x4b3cb3          in main.main at test.go:8
2       breakpoint     keep y   0x40d12e          in runtime.makechan at chan.go:75
3       breakpoint     keep y   <MULTIPLE>        runtime.newproc
4       breakpoint     keep y   0x40d364          in runtime.chansend1 at chan.go:160
5       breakpoint     keep y   0x40de84          in runtime.chanrecv1 at chan.go:505

(gdb) run
Starting program: /home/shihyu/test_go/test

Breakpoint 1, main.main () at test.go:8
8       func main() {
(gdb) continue
Hello, GDB!

Breakpoint 2, runtime.makechan (t=0x..., size=2) at chan.go:75
75      func makechan(t *chantype, size int) *hchan {
(gdb) list
...
(gdb) continue

Breakpoint 3.1, runtime.newproc () at proc.go:5077
(gdb) continue
# 依序在各個斷點停止...

方法 2：手動設置斷點，逐步跟蹤

$ gdb ./test
(gdb) break main.main
Breakpoint 1 at 0x4b3cb3: file /home/shihyu/test_go/test.go, line 8.

(gdb) run
Starting program: /home/shihyu/test_go/test
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".
[New Thread 0x7ffff7c79640 (LWP xxxxx)]

Breakpoint 1, main.main () at /home/shihyu/test_go/test.go:8

(gdb) list
8       func main() {
9           fmt.Println("Hello, GDB!")
10
11          // 創建 channel
12          ch := make(chan int, 2)
13
14          // 啟動 goroutine
15          go worker(ch, 1)
16          go worker(ch, 2)

(gdb) next
Hello, GDB!

(gdb) next  # 執行到 ch := make(chan int, 2)

(gdb) step  # 進入 runtime.makechan
runtime.makechan (t=0x..., size=2) at .../src/runtime/chan.go:75

(gdb) list
70      func makechan(t *chantype, size int) *hchan {
71          elem := t.Elem
72
73          // compiler checks this but be safe.
74          if elem.Size_ >= 1<<16 {
75              throw("makechan: invalid channel element type")
76          }
...

(gdb) backtrace
#0  runtime.makechan (t=0x..., size=2) at .../src/runtime/chan.go:75
#1  0x00000000004b3cd8 in main.main () at /home/shihyu/test_go/test.go:12

(gdb) continue

方法 3：手動設置多個 runtime 斷點

$ gdb ./test
(gdb) break main.main
(gdb) break runtime.makechan
(gdb) break runtime.newproc
(gdb) break runtime.chansend1
(gdb) break runtime.chanrecv1

(gdb) info breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x4b3cb3          in main.main at test.go:8
2       breakpoint     keep y   0x40d12e          in runtime.makechan at chan.go:75
3       breakpoint     keep y   <MULTIPLE>
4       breakpoint     keep y   0x40d364          in runtime.chansend1 at chan.go:160
5       breakpoint     keep y   0x40de84          in runtime.chanrecv1 at chan.go:505

(gdb) run
# 程式會在各個斷點停下，可以查看 runtime 源碼和變數

觀察執行順序

執行程式時，會依序觸發以下斷點：

1. main.main → 程式入口
2. runtime.makechan → 創建 channel (line 12)
3. runtime.newproc → 創建 goroutine 1 (line 15)
4. runtime.newproc → 創建 goroutine 2 (line 16)
5. runtime.chansend1 → 發送 100 到 channel (line 19)
6. runtime.chansend1 → 發送 200 到 channel (line 20)
7. runtime.chanrecv1 → worker 1 接收數據
8. runtime.chanrecv1 → worker 2 接收數據

實用技巧

1. 查看 Runtime 源碼位置

斷點觸發後，使用 list 查看 runtime 源碼：

(gdb) list
75      func makechan(t *chantype, size int) *hchan {
76          elem := t.Elem
77          ...

2. 查看函數參數

(gdb) info args
t = 0x4e2a80
size = 2

3. 查看調用棧

(gdb) backtrace
#0  runtime.makechan (...) at .../runtime/chan.go:75
#1  main.main () at test.go:12

4. 條件斷點

只在特定條件下停止：

break runtime.chansend1 if size > 100

5. 臨時斷點

執行一次後自動刪除：

tbreak runtime.makechan

Runtime 源碼位置

Go runtime 源碼位於 $GOROOT/src/runtime/，主要檔案：

• chan.go - Channel 實現
• proc.go - Goroutine 和調度器
• runtime2.go - 資料結構定義
• select.go - Select 實現

驗收檢查清單

• 程式可正常編譯執行
• GDB 可正確載入 debug symbols
• 可在 main.main 設置斷點
• 可在 runtime.makechan 設置斷點（channel 創建）
• 可在 runtime.newproc 設置斷點（goroutine 創建）
• 可在 runtime.chansend1 設置斷點（channel 發送）
• 可在 runtime.chanrecv1 設置斷點（channel 接收）
• 使用 step 可進入 runtime 程式碼

參考資料

• GDB 官方文檔
• Go Runtime Source
• Debugging Go Code with GDB