利用strace/pstack调试Nginx

Linux下有两个命令strace 和ltrace 可以查看一个应用程序在运行过程中所发起的系统调用，这对作为标准应用程序的Nginx自然同样可用。由于这两个命令大同小异，所以下面就仅以strace为例做简单介绍，大致了解一些它能帮助我们获取哪些有用的调试信息。关于strace/ltrace以及后面介绍的pstack更多的用法请参考对应的Man手册。

从strace的Man手册可以看到几个有用的选项。

-p pid：通过进程号来指定被跟踪的进程。

-o filename：将跟踪信息输出到指定文件。

-f：跟踪其通过frok调用产生的子进程。

-t：输出每一个系统调用的发起时间。

-T：输出每一个系统调用消耗的时间。

首先利用ps命令查看到系统当前存在的Nginx进程，然后用strace命令的-p选项跟踪Nginx工作进程，如图2-2所示。

 

为了简化操作，我这里只设定了一个工作进程，该工作进程会停顿在epoll_wait系统调用上，这是合理的，因为在没有客户端请求时，Nginx就阻塞于此（除非是在争用accept_mutex锁），在另一终端执行wget命令向Nginx发出http请求后，再来看strace的输出，如图2-3所示。

 [root@localhost ~]# wget 127.0.0.1 

 

通过strace的输出可以看到Nginx工作进程在处理一次客户端请求过程中发起的所有系统调用。我这里测试请求的html非常简单，没有附带css、js、jpg等文件，所以看到的输出也比较简单。strace输出的每一行记录一次系统调用，等号左边是系统调用名以及调用参数，等号右边是该系统调用的返回值。逐一注释如下所述。

1． epoll_wait返回值为1，表示有1个描述符存在可读/写事件，这里当然是可读事件。

2． accept4接受该请求，返回的数字3表示socket的文件描述符。

3． epoll_ctl把accept4建立的socket套接字（注意参数3）加入到事件监听机制里。

4． recv从发生可读事件的socket文件描述符内读取数据，读取的数据存在第二个参数内，读取了107个字节。

5． stat64判断客户端请求的html文件是否存在，返回值为0表示存在。

6． open/fstat64打开并获取文件状态信息。open文件返回的文件描述符为9，后面几个系统调用都用到这个值。

7． writev把响应头通过文件描述符3代表的socket套接字发给客户端。

8． sendfile64把文件描述符9代表的响应体通过文件描述符3代表的socket套接字发给客户端。

9． 再往文件描述符4代表的日志文件内write一条日志信息。

10． recv看客户端是否还发了其他待处理的请求/信息。

11． 最后关闭文件描述符3代表的socket套接字。

由于strace能够提供Nginx执行过程中的这些内部信息，所以在出现一些奇怪现象时，比如Nginx启动失败、响应的文件数据和预期不一致、莫名其妙的Segment Fault段错误、存在性能瓶颈（利用-T选项跟踪各个函数的消耗时间），利用strace也许能提供一些相关帮助。最后，要退出strace跟踪，按ctrl+c即可。

命令strace跟踪的是系统调用，对于Nginx本身的函数调用关系无法给出更为明朗的信息，如果我们发现Nginx当前运行不正常，想知道Nginx当前内部到底在执行什么函数，那么命令pstack就是一个非常方便实用的工具。

pstack的使用也非常简单，后面跟进程ID即可。比如在无客户端请求的情况下，Nginx阻塞在epoll_wait系统调用处，此时利用pstack查看到的Nginx函数调用堆栈关系，如图2-4所示。

 

从main()函数到epoll_wait()函数的调用关系一目了然，和在gdb内看到的堆栈信息一模一样，其实因为命令pstack本身也就是一个利用gdb实现的shellShell脚本，关于这点，感兴趣的读者可以自己看下pstack对应的脚本程序。