1.ptrace 原型说明
#include <sys/ptrace.h> long ptrace(enum __ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);
在使用PTRACE_TRACEME参数时，跟踪多线程程序需要使用PTRACE_SETOPTIONS来设置ptrace相关属性。
PTRACE_SETOPTIONS 是将父进程内由data指向的值设定为ptrace 选项，data作为掩码来解释，由下面的标志来指定：
(1) PTRACE_O_EXITKILL:当跟踪进程退出时，向所有被跟踪进程发送SIGKILL信号将其退出，这个参数可以防止被跟踪进程脱离跟踪进程的控制。
(2) PTRACE_O_TRACECLONE:被跟踪进程在下一次调用clone()时将其停止，并自动跟踪新产生的进程，新产生的进程刚开始收到SIGSTOP信号。其新产生的进程的pid可以
通过PTRACE_GETEVENTMSG得到。
(3) PTRACE_O_TRACEEXEC:被跟踪进程在下一次调用exec()函数时使其停止。
(4) PTRACE_O_TRACEEXIT:被跟踪进程在退出是停止其执行，被跟踪进程的退出状态可通过PTRACE_GETEVENTMSG获得。
(5) PTRACE_O_TRACEFORK:被跟踪进程在下次调用fork()时停止执行，并自动跟踪新产生的进程，新产生的进程刚开始收到SIGSTOP信号。其新产生的进程的pid可以
通过PTRACE_GETEVENTMSG得到。
(6) PTRACE_O_TRACEVFORK:被跟踪进程在下次调用vfork()时停止执行，并自动跟踪新产生的进程，新产生的进程刚开始收到SIGSTOP信号。其新产生的进程的pid可以
通过PTRACE_GETEVENTMSG得到。
PTRACE_GETEVENTMSG:获取刚刚发生的ptrace事件消息，并存放在跟踪进程由data指向的位置，addr参数被忽略。对于
PTRACE_EVENT_FORK,PTRACE_EVENT_VFORK,PTRACE_EVENT_VFORKDOWN和PTRACE_EVENT_CLONE,data是新进程的pid.
2. 使用ptrace进行跟踪多线程程序时将要使用上述所涉及的知识进行编码，其被跟踪程序如下：
/*
* ex1.c
*
* this program is child process traced by ptrace_example
*
* Created on: Sep 23, 2013
* Author: administrator
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
void *thread_function(void *arg);
char message[] = "hello";
int main()
{
int res;
pthread_t a_thread;
void *thread_result;
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void*) message);
if (res != 0)
{
printf("Thread creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Wait for thread to finish...\n");
res = pthread_join(a_thread, &thread_result);
if (res != 0)
{
perror("Thread join failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Thread joined, it returned %s\n", (char *) thread_result);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
void *thread_function(void *arg)
{
printf("thread_function is running ,Argument was %s\n", (char*)arg);
pthread_exit("Thank you for the CPU time");
}
上述程序就是基于POSIX的简单的多线程程序，主线程创建子线程，等待子线程的结束，获取子线程结束时的退出状态，然后主线程结束。
现在我们来看一下跟踪进程的代码：
/*
* ptrace_example.c
*
* This program is to trace multi-thread program
*
* Created on: Sep 23, 2013
* Author: administrator
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/user.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
int main()
{
pid_t child_pid;
int status = 0;
if ((child_pid = fork()) == 0) //子进程返回
{
ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL);
execl("/home/administrator/workspace/tools/src/ex", "ex", 0);//这个路径需要更改
printf("child process start failed...\n");
}
else
{
wait(NULL); //接收SIGTRAP信号
long ptraceOption = PTRACE_O_TRACECLONE;
ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, child_pid, NULL, ptraceOption); //设置ptrace属性
ptrace(PTRACE_CONT, child_pid, NULL, NULL);
while (1)
{
pid_t child_waited = waitpid(-1, &status, __WALL);//等待接收信号
if(WIFSTOPPED(status))
{
printf("child %ld recvied signal %d\n",(long)child_waited, WSTOPSIG(status));
}
if (WIFSIGNALED(status))
{
printf("child %ld recvied signal %d\n",(long)child_waited, WTERMSIG(status));
}
if (WIFSTOPPED(status) && WSTOPSIG(status) == SIGSTOP)
{ //新线程被创建完成后，收到的信号，或者遇到断点时
ptrace(PTRACE_CONT, child_waited, 1, NULL);
continue;
}
if (WIFSTOPPED(status) && WSTOPSIG(status) == SIGTRAP)
{
//当一个线程创建另一个线程返回时，收到的信号
pid_t new_pid;
if (((status >> 16) & 0xffff) == PTRACE_EVENT_CLONE)
{
if (ptrace(PTRACE_GETEVENTMSG, child_waited, 0, &new_pid)
!= -1)
{
printf("thread %d created\n", new_pid);
}
}
}
if (child_waited == -1)
break;
if (WIFEXITED(status))
{ //线程结束时，收到的信号
printf("thread %d exited with status %d\t\n", child_waited,
WEXITSTATUS(status));
}
ptrace(PTRACE_CONT, child_waited, 1, NULL);
}
}
return 0;
}
被跟踪进程首先是使用fork()系统调用创建子进程，然后使用exec加载被跟踪程序ex,通过exec函数族加载时，会是被跟踪进程收到SIGTRAP信号使其终止，而跟踪进程会收到SIGCHLD信号。在被跟踪进程里面首先使用wait(NULL)忽略这一个信号，然后设置ptrace属性，使其跟踪clone事件，此时，当被跟踪进程调用pthread_create时，将使其停止执行，转而执行新产生的子线程，并且子线程因为SIGTRAP停止执行，这个时候事件触发，跟踪进程得到该信号，分析PTRACE_EVENT_CLONE事件,并且使用PTRACE_GETEVENTMSG来得到新产生的子线程的pid，最后两个子线程结束退出时想跟踪进程发送SIGEXIT信号.
程序执行如下：
使用gcc -g ec.c -o ex -lpthread 编译被跟踪进程
使用gcc -g ptrace_example.c -o ptrace_example 编译跟踪进程
./ptrace_example运行跟踪进程程序，执行结果如下：
administrator@ubuntu:~/workspace/tools/src$ ./ptrace_example_11
child 3574 recvied signal 19
child 3573 recvied signal 5
thread 3574 created
Wait for thread to finish...
thread_function is running ,Argument was hello
Thread joined, it returned Thank you for the CPU time
thread 3574 exited with status 0
thread 3573 exited with status 0
至此，ptrace完成了跟踪一个简单多线程程序的功能。