]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - lib/libc/sys/ptrace.2
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.git] / lib / libc / sys / ptrace.2
1 .\" $FreeBSD$
2 .\"     $NetBSD: ptrace.2,v 1.2 1995/02/27 12:35:37 cgd Exp $
3 .\"
4 .\" This file is in the public domain.
5 .Dd February 7, 2013
6 .Dt PTRACE 2
7 .Os
8 .Sh NAME
9 .Nm ptrace
10 .Nd process tracing and debugging
11 .Sh LIBRARY
12 .Lb libc
13 .Sh SYNOPSIS
14 .In sys/types.h
15 .In sys/ptrace.h
16 .Ft int
17 .Fn ptrace "int request" "pid_t pid" "caddr_t addr" "int data"
18 .Sh DESCRIPTION
19 The
20 .Fn ptrace
21 system call
22 provides tracing and debugging facilities.
23 It allows one process
24 (the
25 .Em tracing
26 process)
27 to control another
28 (the
29 .Em traced
30 process).
31 The tracing process must first attach to the traced process, and then
32 issue a series of
33 .Fn ptrace
34 system calls to control the execution of the process, as well as access
35 process memory and register state.
36 For the duration of the tracing session, the traced process will be
37 .Dq re-parented ,
38 with its parent process ID (and resulting behavior)
39 changed to the tracing process.
40 It is permissible for a tracing process to attach to more than one
41 other process at a time.
42 When the tracing process has completed its work, it must detach the
43 traced process; if a tracing process exits without first detaching all
44 processes it has attached, those processes will be killed.
45 .Pp
46 Most of the time, the traced process runs normally, but when it
47 receives a signal
48 (see
49 .Xr sigaction 2 ) ,
50 it stops.
51 The tracing process is expected to notice this via
52 .Xr wait 2
53 or the delivery of a
54 .Dv SIGCHLD
55 signal, examine the state of the stopped process, and cause it to
56 terminate or continue as appropriate.
57 The signal may be a normal process signal, generated as a result of
58 traced process behavior, or use of the
59 .Xr kill 2
60 system call; alternatively, it may be generated by the tracing facility
61 as a result of attaching, system calls, or stepping by the tracing
62 process.
63 The tracing process may choose to intercept the signal, using it to
64 observe process behavior (such as
65 .Dv SIGTRAP ) ,
66 or forward the signal to the process if appropriate.
67 The
68 .Fn ptrace
69 system call
70 is the mechanism by which all this happens.
71 .Pp
72 The
73 .Fa request
74 argument specifies what operation is being performed; the meaning of
75 the rest of the arguments depends on the operation, but except for one
76 special case noted below, all
77 .Fn ptrace
78 calls are made by the tracing process, and the
79 .Fa pid
80 argument specifies the process ID of the traced process
81 or a corresponding thread ID.
82 The
83 .Fa request
84 argument
85 can be:
86 .Bl -tag -width 12n
87 .It Dv PT_TRACE_ME
88 This request is the only one used by the traced process; it declares
89 that the process expects to be traced by its parent.
90 All the other arguments are ignored.
91 (If the parent process does not expect to trace the child, it will
92 probably be rather confused by the results; once the traced process
93 stops, it cannot be made to continue except via
94 .Fn ptrace . )
95 When a process has used this request and calls
96 .Xr execve 2
97 or any of the routines built on it
98 (such as
99 .Xr execv 3 ) ,
100 it will stop before executing the first instruction of the new image.
101 Also, any setuid or setgid bits on the executable being executed will
102 be ignored.
103 If the child was created by
104 .Xr vfork 2
105 system call or
106 .Xr rfork(2)
107 call with the
108 .Dv RFMEM
109 flag specified, the debugging events are reported to the parent
110 only after the
111 .Xr execve 2
112 is executed.
113 .It Dv PT_READ_I , Dv PT_READ_D
114 These requests read a single
115 .Vt int
116 of data from the traced process's address space.
117 Traditionally,
118 .Fn ptrace
119 has allowed for machines with distinct address spaces for instruction
120 and data, which is why there are two requests: conceptually,
121 .Dv PT_READ_I
122 reads from the instruction space and
123 .Dv PT_READ_D
124 reads from the data space.
125 In the current
126 .Fx
127 implementation, these two requests are completely identical.
128 The
129 .Fa addr
130 argument specifies the address
131 (in the traced process's virtual address space)
132 at which the read is to be done.
133 This address does not have to meet any alignment constraints.
134 The value read is returned as the return value from
135 .Fn ptrace .
136 .It Dv PT_WRITE_I , Dv PT_WRITE_D
137 These requests parallel
138 .Dv PT_READ_I
139 and
140 .Dv PT_READ_D ,
141 except that they write rather than read.
142 The
143 .Fa data
144 argument supplies the value to be written.
145 .It Dv PT_IO
146 This request allows reading and writing arbitrary amounts of data in
147 the traced process's address space.
148 The
149 .Fa addr
150 argument specifies a pointer to a
151 .Vt "struct ptrace_io_desc" ,
152 which is defined as follows:
153 .Bd -literal
154 struct ptrace_io_desc {
155         int     piod_op;        /* I/O operation */
156         void    *piod_offs;     /* child offset */
157         void    *piod_addr;     /* parent offset */
158         size_t  piod_len;       /* request length */
159 };
160
161 /*
162  * Operations in piod_op.
163  */
164 #define PIOD_READ_D     1       /* Read from D space */
165 #define PIOD_WRITE_D    2       /* Write to D space */
166 #define PIOD_READ_I     3       /* Read from I space */
167 #define PIOD_WRITE_I    4       /* Write to I space */
168 .Ed
169 .Pp
170 The
171 .Fa data
172 argument is ignored.
173 The actual number of bytes read or written is stored in
174 .Va piod_len
175 upon return.
176 .It Dv PT_CONTINUE
177 The traced process continues execution.
178 The
179 .Fa addr
180 argument
181 is an address specifying the place where execution is to be resumed
182 (a new value for the program counter),
183 or
184 .Po Vt caddr_t Pc Ns 1
185 to indicate that execution is to pick up where it left off.
186 The
187 .Fa data
188 argument
189 provides a signal number to be delivered to the traced process as it
190 resumes execution, or 0 if no signal is to be sent.
191 .It Dv PT_STEP
192 The traced process is single stepped one instruction.
193 The
194 .Fa addr
195 argument
196 should be passed
197 .Po Vt caddr_t Pc Ns 1 .
198 The
199 .Fa data
200 argument
201 provides a signal number to be delivered to the traced process as it
202 resumes execution, or 0 if no signal is to be sent.
203 .It Dv PT_KILL
204 The traced process terminates, as if
205 .Dv PT_CONTINUE
206 had been used with
207 .Dv SIGKILL
208 given as the signal to be delivered.
209 .It Dv PT_ATTACH
210 This request allows a process to gain control of an otherwise
211 unrelated process and begin tracing it.
212 It does not need any cooperation from the to-be-traced process.
213 In
214 this case,
215 .Fa pid
216 specifies the process ID of the to-be-traced process, and the other
217 two arguments are ignored.
218 This request requires that the target process must have the same real
219 UID as the tracing process, and that it must not be executing a setuid
220 or setgid executable.
221 (If the tracing process is running as root, these restrictions do not
222 apply.)
223 The tracing process will see the newly-traced process stop and may
224 then control it as if it had been traced all along.
225 .It Dv PT_DETACH
226 This request is like PT_CONTINUE, except that it does not allow
227 specifying an alternate place to continue execution, and after it
228 succeeds, the traced process is no longer traced and continues
229 execution normally.
230 .It Dv PT_GETREGS
231 This request reads the traced process's machine registers into the
232 .Do
233 .Vt "struct reg"
234 .Dc
235 (defined in
236 .In machine/reg.h )
237 pointed to by
238 .Fa addr .
239 .It Dv PT_SETREGS
240 This request is the converse of
241 .Dv PT_GETREGS ;
242 it loads the traced process's machine registers from the
243 .Do
244 .Vt "struct reg"
245 .Dc
246 (defined in
247 .In machine/reg.h )
248 pointed to by
249 .Fa addr .
250 .It Dv PT_GETFPREGS
251 This request reads the traced process's floating-point registers into
252 the
253 .Do
254 .Vt "struct fpreg"
255 .Dc
256 (defined in
257 .In machine/reg.h )
258 pointed to by
259 .Fa addr .
260 .It Dv PT_SETFPREGS
261 This request is the converse of
262 .Dv PT_GETFPREGS ;
263 it loads the traced process's floating-point registers from the
264 .Do
265 .Vt "struct fpreg"
266 .Dc
267 (defined in
268 .In machine/reg.h )
269 pointed to by
270 .Fa addr .
271 .It Dv PT_GETDBREGS
272 This request reads the traced process's debug registers into
273 the
274 .Do
275 .Vt "struct dbreg"
276 .Dc
277 (defined in
278 .In machine/reg.h )
279 pointed to by
280 .Fa addr .
281 .It Dv PT_SETDBREGS
282 This request is the converse of
283 .Dv PT_GETDBREGS ;
284 it loads the traced process's debug registers from the
285 .Do
286 .Vt "struct dbreg"
287 .Dc
288 (defined in
289 .In machine/reg.h )
290 pointed to by
291 .Fa addr .
292 .It Dv PT_LWPINFO
293 This request can be used to obtain information about the kernel thread,
294 also known as light-weight process, that caused the traced process to stop.
295 The
296 .Fa addr
297 argument specifies a pointer to a
298 .Vt "struct ptrace_lwpinfo" ,
299 which is defined as follows:
300 .Bd -literal
301 struct ptrace_lwpinfo {
302         lwpid_t pl_lwpid;
303         int     pl_event;
304         int     pl_flags;
305         sigset_t pl_sigmask;
306         sigset_t pl_siglist;
307         siginfo_t pl_siginfo;
308         char    pl_tdname[MAXCOMLEN + 1];
309         int     pl_child_pid;
310 };
311 .Ed
312 .Pp
313 The
314 .Fa data
315 argument is to be set to the size of the structure known to the caller.
316 This allows the structure to grow without affecting older programs.
317 .Pp
318 The fields in the
319 .Vt "struct ptrace_lwpinfo"
320 have the following meaning:
321 .Bl -tag -width indent -compact
322 .It pl_lwpid
323 LWP id of the thread
324 .It pl_event
325 Event that caused the stop.
326 Currently defined events are
327 .Bl -tag -width indent -compact
328 .It PL_EVENT_NONE
329 No reason given
330 .It PL_EVENT_SIGNAL
331 Thread stopped due to the pending signal
332 .El
333 .It pl_flags
334 Flags that specify additional details about observed stop.
335 Currently defined flags are:
336 .Bl -tag -width indent -compact
337 .It PL_FLAG_SCE
338 The thread stopped due to system call entry, right after the kernel is entered.
339 The debugger may examine syscall arguments that are stored in memory and
340 registers according to the ABI of the current process, and modify them,
341 if needed.
342 .It PL_FLAG_SCX
343 The thread is stopped immediately before syscall is returning to the usermode.
344 The debugger may examine system call return values in the ABI-defined registers
345 and/or memory.
346 .It PL_FLAG_EXEC
347 When
348 .Dv PL_FLAG_SCX
349 is set, this flag may be additionally specified to inform that the
350 program being executed by debuggee process has been changed by successful
351 execution of a system call from the
352 .Fn execve 2
353 family.
354 .It PL_FLAG_SI
355 Indicates that
356 .Va pl_siginfo
357 member of
358 .Vt "struct ptrace_lwpinfo"
359 contains valid information.
360 .It PL_FLAG_FORKED
361 Indicates that the process is returning from a call to
362 .Fn fork 2
363 that created a new child process.
364 The process identifier of the new process is available in the
365 .Va pl_child_pid
366 member of
367 .Vt "struct ptrace_lwpinfo" .
368 .It PL_FLAG_CHILD
369 The flag is set for first event reported from a new child, which is
370 automatically attached due to
371 .Dv PT_FOLLOW_FORK
372 enabled.
373 .El
374 .It pl_sigmask
375 The current signal mask of the LWP
376 .It pl_siglist
377 The current pending set of signals for the LWP.
378 Note that signals that are delivered to the process would not appear
379 on an LWP siglist until the thread is selected for delivery.
380 .It pl_siginfo
381 The siginfo that accompanies the signal pending.
382 Only valid for
383 .Dv PL_EVENT_SIGNAL
384 stop when
385 .Dv PL_FLAG_SI
386 is set in
387 .Va pl_flags .
388 .It pl_tdname
389 The name of the thread.
390 .It pl_child_pid
391 The process identifier of the new child process.
392 Only valid for a
393 .Dv PL_EVENT_SIGNAL
394 stop when
395 .Dv PL_FLAG_FORKED
396 is set in
397 .Va pl_flags .
398 .El
399 .It PT_GETNUMLWPS
400 This request returns the number of kernel threads associated with the
401 traced process.
402 .It PT_GETLWPLIST
403 This request can be used to get the current thread list.
404 A pointer to an array of type
405 .Vt lwpid_t
406 should be passed in
407 .Fa addr ,
408 with the array size specified by
409 .Fa data .
410 The return value from
411 .Fn ptrace
412 is the count of array entries filled in.
413 .It PT_SETSTEP
414 This request will turn on single stepping of the specified process.
415 .It PT_CLEARSTEP
416 This request will turn off single stepping of the specified process.
417 .It PT_SUSPEND
418 This request will suspend the specified thread.
419 .It PT_RESUME
420 This request will resume the specified thread.
421 .It PT_TO_SCE
422 This request will trace the specified process on each system call entry.
423 .It PT_TO_SCX
424 This request will trace the specified process on each system call exit.
425 .It PT_SYSCALL
426 This request will trace the specified process
427 on each system call entry and exit.
428 .It PT_FOLLOW_FORK
429 This request controls tracing for new child processes of a traced process.
430 If
431 .Fa data
432 is non-zero,
433 then new child processes will enable tracing and stop before executing their
434 first instruction.
435 If
436 .Fa data
437 is zero, then new child processes will execute without tracing enabled.
438 By default, tracing is not enabled for new child processes.
439 Child processes do not inherit this property.
440 The traced process will set the
441 .Dv PL_FLAG_FORKED
442 flag upon exit from a system call that creates a new process.
443 .It PT_VM_TIMESTAMP
444 This request returns the generation number or timestamp of the memory map of
445 the traced process as the return value from
446 .Fn ptrace .
447 This provides a low-cost way for the tracing process to determine if the
448 VM map changed since the last time this request was made.
449 .It PT_VM_ENTRY
450 This request is used to iterate over the entries of the VM map of the traced
451 process.
452 The
453 .Fa addr
454 argument specifies a pointer to a
455 .Vt "struct ptrace_vm_entry" ,
456 which is defined as follows:
457 .Bd -literal
458 struct ptrace_vm_entry {
459         int             pve_entry;
460         int             pve_timestamp;
461         u_long          pve_start;
462         u_long          pve_end;
463         u_long          pve_offset;
464         u_int           pve_prot;
465         u_int           pve_pathlen;
466         long            pve_fileid;
467         uint32_t        pve_fsid;
468         char            *pve_path;
469 };
470 .Ed
471 .Pp
472 The first entry is returned by setting
473 .Va pve_entry
474 to zero.
475 Subsequent entries are returned by leaving
476 .Va pve_entry
477 unmodified from the value returned by previous requests.
478 The
479 .Va pve_timestamp
480 field can be used to detect changes to the VM map while iterating over the
481 entries.
482 The tracing process can then take appropriate action, such as restarting.
483 By setting
484 .Va pve_pathlen
485 to a non-zero value on entry, the pathname of the backing object is returned
486 in the buffer pointed to by
487 .Va pve_path ,
488 provided the entry is backed by a vnode.
489 The
490 .Va pve_pathlen
491 field is updated with the actual length of the pathname (including the
492 terminating null character).
493 The
494 .Va pve_offset
495 field is the offset within the backing object at which the range starts.
496 The range is located in the VM space at
497 .Va pve_start
498 and extends up to
499 .Va pve_end
500 (inclusive).
501 .Pp
502 The
503 .Fa data
504 argument is ignored.
505 .El
506 .Pp
507 Additionally, machine-specific requests can exist.
508 .Sh RETURN VALUES
509 Some requests can cause
510 .Fn ptrace
511 to return
512 \-1
513 as a non-error value; to disambiguate,
514 .Va errno
515 can be set to 0 before the call and checked afterwards.
516 .Sh ERRORS
517 The
518 .Fn ptrace
519 system call may fail if:
520 .Bl -tag -width Er
521 .It Bq Er ESRCH
522 .Bl -bullet -compact
523 .It
524 No process having the specified process ID exists.
525 .El
526 .It Bq Er EINVAL
527 .Bl -bullet -compact
528 .It
529 A process attempted to use
530 .Dv PT_ATTACH
531 on itself.
532 .It
533 The
534 .Fa request
535 argument
536 was not one of the legal requests.
537 .It
538 The signal number
539 (in
540 .Fa data )
541 to
542 .Dv PT_CONTINUE
543 was neither 0 nor a legal signal number.
544 .It
545 .Dv PT_GETREGS ,
546 .Dv PT_SETREGS ,
547 .Dv PT_GETFPREGS ,
548 .Dv PT_SETFPREGS ,
549 .Dv PT_GETDBREGS ,
550 or
551 .Dv PT_SETDBREGS
552 was attempted on a process with no valid register set.
553 (This is normally true only of system processes.)
554 .It
555 .Dv PT_VM_ENTRY
556 was given an invalid value for
557 .Fa pve_entry .
558 This can also be caused by changes to the VM map of the process.
559 .El
560 .It Bq Er EBUSY
561 .Bl -bullet -compact
562 .It
563 .Dv PT_ATTACH
564 was attempted on a process that was already being traced.
565 .It
566 A request attempted to manipulate a process that was being traced by
567 some process other than the one making the request.
568 .It
569 A request
570 (other than
571 .Dv PT_ATTACH )
572 specified a process that was not stopped.
573 .El
574 .It Bq Er EPERM
575 .Bl -bullet -compact
576 .It
577 A request
578 (other than
579 .Dv PT_ATTACH )
580 attempted to manipulate a process that was not being traced at all.
581 .It
582 An attempt was made to use
583 .Dv PT_ATTACH
584 on a process in violation of the requirements listed under
585 .Dv PT_ATTACH
586 above.
587 .El
588 .It Bq Er ENOENT
589 .Bl -bullet -compact
590 .It
591 .Dv PT_VM_ENTRY
592 previously returned the last entry of the memory map.
593 No more entries exist.
594 .El
595 .It Bq Er ENAMETOOLONG
596 .Bl -bullet -compact
597 .It
598 .Dv PT_VM_ENTRY
599 cannot return the pathname of the backing object because the buffer is not big
600 enough.
601 .Fa pve_pathlen
602 holds the minimum buffer size required on return.
603 .El
604 .El
605 .Sh SEE ALSO
606 .Xr execve 2 ,
607 .Xr sigaction 2 ,
608 .Xr wait 2 ,
609 .Xr execv 3 ,
610 .Xr i386_clr_watch 3 ,
611 .Xr i386_set_watch 3
612 .Sh HISTORY
613 The
614 .Fn ptrace
615 function appeared in
616 .At v7 .