linux的strace命令

 　　strace 命令是一種強大的工具，它能夠顯示所有由用戶空間程序發出的系統調用。

　　strace 顯示這些調用的參數並返回符號形式的值。strace 從內核接收信息，而且不需要以任何特殊的方式來構建內核。

　　下面記錄幾個常用 option .

　　1 -f -F選項告訴strace同時跟蹤fork和vfork出來的進程

　　2 -o xxx.txt 輸出到某個文件。

　　3 -e execve 只記錄 execve 這類系統調用

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　　進程無法啟動，軟件運行速度突然變慢，程序的”SegmentFault”等等都是讓每個Unix系統用戶頭痛的問題，

　　本文通過三個實際案例演示如何使用truss、strace和ltrace這三個常用的調試工具來快速診斷軟件的”疑難雜症”。

　　truss和strace用來跟蹤一個進程的系統調用或信號產生的情況，而 ltrace用來跟蹤進程調用庫函數的情況。truss是早期為System V R4開發的調試程序，包括Aix、FreeBSD在內的大部分Unix系統都自帶了這個工具;

　　而strace最初是為SunOS系統編寫的，ltrace最早出現在GNU/DebianLinux中。

　　這兩個工具現在也已被移植到了大部分Unix系統中，大多數Linux發行版都自帶了strace和ltrace，而FreeBSD也可通過Ports安裝它們。

　　你不僅可以從命令行調試一個新開始的程序，也可以把truss、strace或ltrace綁定到一個已有的PID上來調試一個正在運行的程序。三個調試工具的基本使用方法大體相同，下面僅介紹三者共有，而且是最常用的三個命令行參數：

　　-f ：除了跟蹤當前進程外，還跟蹤其子進程。

　　-o file ：將輸出信息寫到文件file中，而不是顯示到標准錯誤輸出(stderr)。

　　-p pid ：綁定到一個由pid對應的正在運行的進程。此參數常用來調試後台進程。

　　使用上述三個參數基本上就可以完成大多數調試任務了，下面舉幾個命令行例子：

　　truss -o ls.truss ls -al： 跟蹤ls -al的運行，將輸出信息寫到文件/tmp/ls.truss中。

　　strace -f -o vim.strace vim： 跟蹤vim及其子進程的運行，將輸出信息寫到文件vim.strace。

　　ltrace -p 234： 跟蹤一個pid為234的已經在運行的進程。

　　三個調試工具的輸出結果格式也很相似，以strace為例：

　　brk(0) = 0×8062aa8

　　brk(0×8063000) = 0×8063000

　　mmap2(NULL, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0×92f) = 0×40016000

　　每一行都是一條系統調用，等號左邊是系統調用的函數名及其參數，右邊是該調用的返回值。 truss、strace和ltrace的工作原理大同小異，都是使用ptrace系統調用跟蹤調試運行中的進程，詳細原理不在本文討論范圍內，有興趣可以參考它們的源代碼。

　　舉兩個實例演示如何利用這三個調試工具診斷軟件的”疑難雜症”：

　　案例一：運行clint出現Segment Fault錯誤

　　操作系統：FreeBSD-5.2.1-release

　　clint是一個C++靜態源代碼分析工具，通過Ports安裝好之後，運行：

　　# clint foo.cpp

　　Segmentation fault (core dumped)

　　在Unix系統中遇見”Segmentation Fault”就像在MS Windows中彈出”非法操作”對話框一樣令人討厭。OK，我們用truss給clint”把把脈”：

　　# truss -f -o clint.truss clint

　　Segmentation fault (core dumped)

　　# tail clint.truss

　　739: read(0×6,0×806f000,0×1000) = 4096 (0×1000)

　　739: fstat(6,0xbfbfe4d0) = 0 (0×0)

　　739: fcntl(0×6,0×3,0×0) = 4 (0×4)

　　739: fcntl(0×6,0×4,0×0) = 0 (0×0)

　　739: close(6) = 0 (0×0)

　　739: stat(”/root/.clint/plugins”,0xbfbfe680) ERR#2 ‘No such file or directory’

　　SIGNAL 11

　　SIGNAL 11

　　Process stopped because of: 16

　　process exit, rval = 139

　　我們用truss跟蹤clint的系統調用執行情況，並把結果輸出到文件clint.truss，然後用tail查看最後幾行。

　　注意看clint執行的最後一條系統調用(倒數第五行)：stat(”/root/.clint/plugins”,0xbfbfe680) ERR#2 ‘No such file or directory’，問題就出在這裡：clint找不到目錄”/root/.clint/plugins”，從而引發了段錯誤。怎樣解決?很簡單： mkdir -p /root/.clint/plugins，不過這次運行clint還是會”Segmentation Fault”9。繼續用truss跟蹤，發現clint還需要這個目錄”/root/.clint/plugins/python”，建好這個目錄後 clint終於能夠正常運行了。

　　案例二：vim啟動速度明顯變慢

　　操作系統：FreeBSD-5.2.1-release

　　vim版本為6.2.154，從命令行運行vim後，要等待近半分鐘才能進入編輯界面，而且沒有任何錯誤輸出。仔細檢查了.vimrc和所有的vim腳本都沒有錯誤配置，在網上也找不到類似問題的解決辦法，難不成要hacking source code?沒有必要，用truss就能找到問題所在：

　　# truss -f -D -o vim.truss vim

　　這裡-D參數的作用是：在每行輸出前加上相對時間戳，即每執行一條系統調用所耗費的時間。我們只要關注哪些系統調用耗費的時間比較長就可以了，用less仔細查看輸出文件vim.truss，很快就找到了疑點：

　　735: 0.000021511 socket(0×2,0×1,0×0) = 4 (0×4)

　　735: 0.000014248 setsockopt(0×4,0×6,0×1,0xbfbfe3c8,0×4) = 0 (0×0)

　　735: 0.000013688 setsockopt(0×4,0xffff,0×8,0xbfbfe2ec,0×4) = 0 (0×0)

　　735: 0.000203657 connect(0×4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16) ERR#61 ‘Connection refused’

　　735: 0.000017042 close(4) = 0 (0×0)

　　735: 1.009366553 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460) = 0 (0×0)

　　735: 0.000019556 socket(0×2,0×1,0×0) = 4 (0×4)

　　735: 0.000013409 setsockopt(0×4,0×6,0×1,0xbfbfe3c8,0×4) = 0 (0×0)

　　735: 0.000013130 setsockopt(0×4,0xffff,0×8,0xbfbfe2ec,0×4) = 0 (0×0)

　　735: 0.000272102 connect(0×4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16) ERR#61 ‘Connection refused’

　　735: 0.000015924 close(4) = 0 (0×0)

　　735: 1.009338338 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460) = 0 (0×0)

　　vim試圖連接10.57.18.27這台主機的6000端口(第四行的connect())，連接失敗後，睡眠一秒鐘繼續重試(第6行的 nanosleep())。以上片斷循環出現了十幾次，每次都要耗費一秒多鐘的時間，這就是vim明顯變慢的原因。可是，你肯定會納悶：”vim怎麼會無緣無故連接其它計算機的6000端口呢?”。問得好，那麼請你回想一下6000是什麼服務的端口?沒錯，就是X Server。看來vim是要把輸出定向到一個遠程X Server，那麼Shell中肯定定義了DISPLAY變量，查看.cshrc，果然有這麼一行：setenv DISPLAY ${REMOTEHOST}:0，把它注釋掉，再重新登錄，問題就解決了。

　　案例三：用調試工具掌握軟件的工作原理

　　操作系統：Red Hat Linux 9.0

　　用調試工具實時跟蹤軟件的運行情況不僅是診斷軟件”疑難雜症”的有效的手段，也可幫助我們理清軟件的”脈絡”，即快速掌握軟件的運行流程和工作原理，不失為一種學習源代碼的輔助方法。下面這個案例展現了如何使用strace通過跟蹤別的軟件來”觸發靈感”，從而解決軟件開發中的難題的。

　　大家都知道，在進程內打開一個文件，都有唯一一個文件描述符(fd：file descriptor)與這個文件對應。而本人在開發一個軟件過程中遇到這樣一個問題：

　　已知一個fd，如何獲取這個fd所對應文件的完整路徑?不管是Linux、FreeBSD或是其它Unix系統都沒有提供這樣的API，怎麼辦呢?我們換個角度思考：Unix下有沒有什麼軟件可以獲取進程打開了哪些文件?如果你經驗足夠豐富，很容易想到lsof，使用它既可以知道進程打開了哪些文件，也可以了解一個文件被哪個進程打開。好，我們用一個小程序來試驗一下lsof，看它是如何獲取進程打開了哪些文件。lsof： 顯示進程打開的文件。

　　/* testlsof.c */

　　#include #include #include #include #include

　　int main(void)

　　{

　　open(”/tmp/foo”, O_CREAT|O_RDONLY); /* 打開文件/tmp/foo */

　　sleep(1200); /* 睡眠1200秒，以便進行後續操作 */

　　return 0;

　　}

　　將testlsof放入後台運行，其pid為3125。命令lsof -p 3125查看進程3125打開了哪些文件，我們用strace跟蹤lsof的運行，輸出結果保存在lsof.strace中：

　　# gcc testlsof.c -o testlsof

　　# ./testlsof &

　　[1] 3125

　　# strace -o lsof.strace lsof -p 3125

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