后端开发中有时会遇到这种问题:进程运行中偶现,重启进程问题就消失;或者是,进程一定要运行一段时间才会出现问题。
对于这些情况,尽管大部分时候,我们可以通过在可能的地方加log,然后重启进程等待问题复现,但这样相对被动。我们都知道如果要调试C/C++程序,gdb attach上进程就可以,而python虽然有相似的工具pdb,但它无法附加到一个进程上,必须要用pdb启动进程,在实际环境中显然不管用,那么python是否有类似的办法来改变运行中进程的代码
呢?这样我们就可以实时加log,能实时加log了,还有什么问题不能定位呢:p
可以参考两篇文章:
https://mozillazg.com/2018/07...
https://mozillazg.com/2017/07...
简单来说,可以直接用gdb使用类似调试c程序的方式,但要求python进程是使用python-debug这种版本的python,同样不够实用。这里介绍博客中提到的“纯gdb”的方式,通过github上一个开源python包pyrasite
,本质上是通过gdb的-eval-command
命令。另外,我们还依赖于python作为动态语言的特性,可以在运行时对函数赋值来改变函数。
这个库有一些附加功能,可以通过它的文档去了解。这里只说实现进程注入的核心,是其中一个很短的文件injector.py
,核心代码如下:
import osimport subprocessimport platformdef inject(pid, filename, verbose=False, gdb_prefix=''): """Executes a file in a running Python process.""" filename = os.path.abspath(filename) gdb_cmds = [ 'PyGILState_Ensure()', 'PyRun_SimpleString("' 'import sys; sys.path.insert(0, \\"%s\\"); ' 'sys.path.insert(0, \\"%s\\"); ' 'exec(open(\\"%s\\").read())")' % (os.path.dirname(filename), os.path.abspath(os.path.join(os.path.dirname(__file__), '..')), filename), 'PyGILState_Release($1)', ] p = subprocess.Popen('%sgdb -p %d -batch %s' % (gdb_prefix, pid, ' '.join(["-eval-command='call %s'" % cmd for cmd in gdb_cmds])), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) out, err = p.communicate() if verbose: print(out) print(err)
这个函数做的事很简单,不难看懂,所以,我们需要做的就是调用这个函数,传入pid和文件名,文件是一个你要对这个进程执行的python代码。现在我们运行一个很简单的python进程test.py
:
import timedef b(): print('b')while 1: b() time.sleep(1)
然后创建一个文件patch.py
:
print('injecting')def newb(): print('new b')b = newb
在injector.py
的末尾加上一段,以便接收命令行调用:
import syspid = sys.argv[1]filename = sys.argv[2]inject(int(pid), filename)
通过ps aux|grep test.py
查看上面进程的pid,然后执行python injector.py pid patch.py
,为方便反复测试可以这样:
pid=`ps aux | grep test.py | grep -v grep | awk '{print $2}'`;python injector.py $pid patch.py;echo $pid injected
输出如下:
至此就实现了进程注入。
注意点:
- 修改类或类方法和函数同理,改变类的方法时,直接使用类名
classA.method = new_method
会将变化应用到所有实例,注意对类方法来说在patch.py
中定义时也要加上self
参数 - 在
patch.py
中,我们可以直接对b
赋值,因为我们gdb进入一个进程后,所在的上下文环境就是该进程的入口模块,可以通过打印globals()
来看到有哪些全局变量,这些就是可以直接访问的对象。如果是在一个普通的业务进程中,必然有大量import
,这种情况下你需要import相应模块再对该模块的函数或类进行修改,如import x.y.z as z; z.b = newb
- 特别需要注意的是,如果一个模块
A
使用了from B import func
,那么如果你想改变A
中运行的func
,需要import A; A.func = newfunc
,像这样改变B
是没有用的:import B; B.func = newfunc
,因为from .. import ..
会将对象复制一份到本地命名空间。反之,如果A
是使用import B
并通过B.func
进行调用,那么就应当import B
进行修改 - 如果一个函数内部有阻塞式的
while True
,那么改变这个函数是没有用的,必须要跳出循环后函数下一次被调用。这个应该不难理解,即使不考虑注入,在同个进程里异步修改也是这样的情况