strace的使用

• strace分析
• • 概念
  • 安装
  • 介绍
  • 作用
  • 使用
  • 总结
  • 出处

strace分析

概念

strace是一个可用于诊断、调试和教学的Linux用户空间跟踪器。我们用它来监控用户空间进程和内核的交互，比如系统调用、信号传递、进程状态变更等
strace底层使用内核的ptrace特性来实现其功能。

安装

yum install --assumeyes strace

介绍

在Linux系统上，应用代码通过glibc库封装的函数，间接使用系统调用。
Linux内核目前有300多个系统调用，详细的列表可以通过syscalls手册页查看。这些系统调用主要分为几类：

文件和设备访问类 比如open/close/read/write/chmod等
进程管理类 fork/clone/execve/exit/getpid等
信号类 signal/sigaction/kill 等
内存管理 brk/mmap/mlock等
进程间通信IPC shmget/semget * 信号量，共享内存，消息队列等
网络通信 socket/connect/sendto/sendmsg 等
其他

1、我们要跟踪 “ls -lh /var/log/messages” 这个命令的执行，可以这样：
strace ls -lh /var/log/messages
2、另外一种运行模式，是跟踪已经在运行的进程，在不中断进程执行的情况下，理解它在干嘛。 这种 情况，给strace传递个-p pid 选项即可。
strace -p 17553
完成跟踪时，按ctrl + C 结束strace即可。

作用

它能够打开应用进程的这个黑盒，通过系统调用的线索，告诉你进程大概在干嘛。
1、定位进程异常退出，追踪系统调用

    strace -tt -e trace=process -f ./test_exit
说明: -e trace=process 表示只跟踪和进程管理相关的系统调用。

2、定位共享内存异常

 strace -tt -f -e trace=ipc ./a_mon_svr     ../conf/a_mon_svr.conf
 输出：
22:46:36.351798 shmget(0x5feb, 12000, 0666) = 0
22:46:36.351939 shmat(0, 0, 0)          = ?
Process 21406 attached
22:46:36.355439 shmget(0x41400, 30097568, 0666) = -1 EINVAL (Invalid argument)
shmget 267264 30097568: Invalid argument
Can not get shm...exit!
shmget设置EINVAL错误码的原因为下列之一：
1、要创建的共享内存段比 SHMMIN小 (一般是1个字节)
2、要创建的共享内存段比 SHMMAX 大 (内核参数kernel.shmmax配置)
3、指定key的共享内存段已存在，其大小和调用shmget时传递的值不同。

从strace输出看，我们要连的共享内存key 0x41400, 指定的大小是30097568字节，明显与第1、2种情况不匹配。那只剩下第三种情况。使用ipcs看下是否真的是大小不匹配：
ipcs  -m | grep 41400
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status    
0x00041400 1015822    root       666        30095516   1
可以看到，已经0x41400这个key已经存在，并且其大小为30095516字节，和我们调用参数中的30097568不匹配，于是产生了这个错误。

3、 性能分析,系统调用统计

 strace -c -tt ./a.out

4、跟踪信号传递
5、解决依赖库问题

使用

strace参数
-c 统计每一系统调用的所执行的时间,次数和出错的次数等. 
-d 输出strace关于标准错误的调试信息. 
-f 跟踪由fork调用所产生的子进程. 
-ff 如果提供-o filename,则所有进程的跟踪结果输出到相应的filename.pid中,pid是各进程的进程号. 
-F 尝试跟踪vfork调用.在-f时,vfork不被跟踪. 
-h 输出简要的帮助信息. 
-i 输出系统调用的入口指针. 
-q 禁止输出关于脱离的消息. 
-r 打印出相对时间关于,,每一个系统调用. 
-t 在输出中的每一行前加上时间信息. 
-tt 在输出中的每一行前加上时间信息,微秒级. 
-ttt 微秒级输出,以秒了表示时间. 
-T 显示每一调用所耗的时间. 
-v 输出所有的系统调用.一些调用关于环境变量,状态,输入输出等调用由于使用频繁,默认不输出. 
-V 输出strace的版本信息. 
-x 以十六进制形式输出非标准字符串 
-xx 所有字符串以十六进制形式输出. 
-a column 
设置返回值的输出位置.默认 为40. 
-e expr 指定一个表达式,用来控制如何跟踪.格式如下: 
     [qualifier=][!]value1[,value2]... 
qualifier只能是 trace,abbrev,verbose,raw,signal,read,write其中之一.value是用来限定的符号或数字.默认的 qualifier是 trace.感叹号是否定符号.例如: 
-eopen等价于 -e trace=open,表示只跟踪open调用.而-etrace!=open表示跟踪除了open以外的其他调用.有两个特殊的符号 all 和 none. 
注意有些shell使用!来执行历史记录里的命令,所以要使用\\. 
-e trace= 只跟踪指定的系统 调用.例如:-e trace=open,close,rean,write表示只跟踪这四个系统调用.默认的为set=all. 
-e trace=file 只跟踪有关文件操作的系统调用. 
-e trace=process 只跟踪有关进程控制的系统调用. 
-e trace=network 跟踪与网络有关的所有系统调用. 
-e strace=signal 跟踪所有与系统信号有关的 系统调用 
-e trace=ipc 跟踪所有与进程通讯有关的系统调用 
-e abbrev= 设定 strace输出的系统调用的结果集.-v 等与 abbrev=none.默认为abbrev=all. 
-e raw= 将指 定的系统调用的参数以十六进制显示. 
-e signal= 指定跟踪的系统信号.默认为all.如 signal=!SIGIO(或者signal=!io),表示不跟踪SIGIO信号. 
-e read= 输出从指定文件中读出 的数据.
-e write= 输出写入到指定文件中的数据. 
-o filename 将strace的输出写入文件filename 
-p pid 跟踪指定的进程pid. 
-s strsize 指定输出的字符串的最大长度.默认为32.文件名一直全部输出. 
-u username 以username 的UID和GID执行被跟踪的命令

• 通用的完整用法：

  strace -o output.txt -T -tt -e trace=all -p 28979
  上面的含义是 跟踪28979进程的所有系统调用（-e trace=all），并统计系统调用的花费时间，以及开始时间（并以可视化的时分秒格式显示），最后将记录结果存在output.txt文件里面。

• 语法
  strace [ -dffhiqrtttTvxx ] [ -acolumn ] [ -eexpr ] … [ -ofile ] [-ppid ] … [ -sstrsize ] [ -uusername ] [ -Evar=val ] … [ -Evar ]… [ command [ arg … ] ]
  strace -c [ -eexpr ] … [ -Ooverhead ] [ -Ssortby ] [ command [ arg… ] ]

总结

当发现进程或服务异常时，我们可以通过strace来跟踪其系统调用，“看看它在干啥”，进而找到异常的原因。熟悉常用系统调用，能够更好地理解和使用strace。

当然，万能的strace也不是真正的万能。当目标进程卡死在用户态时，strace就没有输出了。

这个时候我们需要其他的跟踪手段，比如gdb/perf/SystemTap等。

备注：
1、perf原因kernel支持
2、ftrace kernel支持可编程
3、systemtap 功能强大，RedHat系统支持，对用户态，内核态逻辑都能探查，使用范围更广

出处

原文链接： https://www.cnblogs.com/machangwei-8/p/10388883.html