神器strace命令及跟踪系统调用

前言

按照strace官方的描述，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，下面对strace命令进行讲解。

strace常用选项

-tt 在每行输出的前面，显示毫秒级别的时间
-T 显示每次系统调用所花费的时间
-v 对于某些相关调用，把完整的环境变量，文件stat结构等打出来。
-f 跟踪目标进程，以及目标进程创建的所有子进程
-e 控制要跟踪的事件和跟踪行为,比如指定要跟踪的系统调用名称
-o 把strace的输出单独写到指定的文件
-p 指定要跟踪的进程pid, 要同时跟踪多个pid, 重复多次-p选项即可。

追踪系统调用

现在我们做一个很简单的程序来演示strace的基本用法。这个程序的TCP server 代码如下：

#include  
#include  
#include  
#include  
#include 
#include 
#include  
#include  
#define MAX 80 
#define PORT 8080 
#define SA struct sockaddr 
  

void func(int sockfd) { 
    char buff[MAX]; 
    int n; 
    // infinite loop for chat 
    for (;;) { 
        bzero(buff, MAX); 
  
        //读取客户端发送的消息
        read(sockfd, buff, sizeof(buff)); 
        // print buffer which contains the client contents 
        printf("From client: %s\t To client : ", buff); 
        bzero(buff, MAX); 
        n = 0; 
        //将读取内容原封不动地发送回去
        while ((buff[n++] = getchar()) != '\n') 
            ; 
  
        write(sockfd, buff, sizeof(buff)); 
  
        if (strncmp("exit", buff, 4) == 0) { 
            printf("Server Exit...\n"); 
            break; 
        } 
    } 
} 
  
int main(int argc, char const *argv[]){

    int sockfd, connfd, len; 
    struct sockaddr_in servaddr, cli; 
  
    
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
    if (sockfd == -1) { 
        printf("socket creation failed...\n"); 
        exit(0); 
    } 
    else
        printf("Socket successfully created..\n"); 
    //初始化服务端socket信息
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); 
  
    //使用默认的ip和port 
    servaddr.sin_family = AF_INET; 
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
    servaddr.sin_port = htons(PORT); 
  
    //绑定指定ip和端口
    if ((bind(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr))) != 0) { 
        printf("socket bind failed...\n"); 
        exit(0); 
    } 
    else
        printf("Socket successfully binded..\n"); 
  
    // 现在服务器已经准备好监听
    if ((listen(sockfd, 5)) != 0) { 
        printf("Listen failed...\n"); 
        exit(0); 
    } 
    else
        printf("Server listening..\n"); 
    len = sizeof(cli); 
  
     //处理来自客户端的连接
    connfd = accept(sockfd, (SA*)&cli, &len); 
    if (connfd < 0) { 
        printf("server acccept failed...\n"); 
        exit(0); 
    } 
    else
        printf("server acccept the client...\n"); 
  

    func(connfd); 
  
    // 关闭套接字
    close(sockfd); 
} 

然后我们用gcc server.c -o server 编译一下，得到一个可执行的文件server。然后用strace调用执行，查看输出参数含义：

从上面的信息来看，每一行都是一条系统调用，等号左边是系统调用的函数名及其参数，右边是该调用的返回值。

strace 显示这些调用的参数并返回符号形式的值。strace 从内核接收信息，而且不需要以任何特殊的方式来构建内核。

系统调用统计

还是上面那个例子，运行的server服务，然后打开另外一个终端窗口，输入如下的命令，查看pid

运行的server服务：

查看pid：

得到其pid 3371然后就可以用strace跟踪其执行：

完成跟踪时，按ctrl + C 结束strace即可。

跟踪服务程序

跟踪3371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）。

strace可以使用参数-T将每个系统调用所花费的时间打印出来。-tt 输出结果精确到微妙。

最后将记录结果存在output.txt文件里面。

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。如果不知道系统调用，可以看这篇Linux 系统调用和库函数的区别，熟悉常用系统调用，能够更好地理解和使用strace。

参考：https://www.linuxidc.com/Linux/2018-01/150654.htm

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