linux strace跟踪
strace跟踪
strace是一个诊断、指导、调试工具,常用来跟踪进程执行时的系统调用和所接收的信号。
在Linux世界，进程不能直接访问硬件设备，当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件，接收网络数据等等)时，必须由用户态模式切换至内核态模式，通过系统调用访问硬件设备。使用strace运行指定的命令，直到它退出。它会跟踪和记录进程和信号的接收过程,strace可以跟踪和记录一个进程产生的系统调用,包括参数，返回值，执行消耗的时间。
用cat /dev/null来做一个例子
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。
通常一个error信息的返回值是"-1",并且在后边附加上说明。
如上个例子可以看出有一个错误信息(没有文件或目录)
access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
查看汇总信息可以直观的看出有几个error。
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=set
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=set
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=set
将指 定的系统调用的参数以十六进制显示.
-e signal=set
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=set
输出从指定文件中读出 的数据.例如:
-e read=3,5
-e write=set
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
跟踪过程详解
Line 1:对于命令行下执行的程序，execve(或exec系列调用中的某一个)均为strace输出系统调用中的第一个。strace首先调用fork或clone函数新建一个子进程，然后在子进程中调用exec载入需要执行的程序(这里为cat /dev/null)
Line 2:以0作为参数调用brk，返回值为内存管理的起始地址(若在子进程中调用malloc，则从0x9ac4000地址开始分配空间)
Line 3:使用mmap2函数进行匿名内存映射，以此来获取4096bytes内存空间，该空间起始地址为0x2b09d811b00
Line 5:调用access函数检验/etc/ld.so.preload是否存在
Line 6:调用open函数尝试打开/etc/ld.so.cache文件，返回文件描述符为3
Line 7:fstat函数获取/etc/ld.so.cache文件信息
Line 9:close关闭文件描述符为3指向的/etc/ld.so.cache文件
Line 11:调用read，从/lib64/libc.so.6该libc库文件中读取832bytes
Line 14:使用mprotect函数对0x3f3034f000起始的2097152bytes空间进行保护(PROT_NONE表示不能访问，PROT_READ表示可以读取)
Line 22:调用munmap函数，将/etc/ld.so.cache文件从内存中去映射，与Line 8的mmap对应
Line 35:子进程结束
从上面输出可以发现，真正对应上的只有open这一个系统调用(Line30)，其他系统调用几乎都用于进行进程初始化工作：装载被执行程序、载入libc函数库、设置内存映射等
注:AIX、UNIX用的跟踪命令是truss