6. strace 跟踪进程中的系统调用

strace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。strace可以跟踪到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。

6.1. 输出参数含义

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。

  1. $strace cat /dev/null
  2. execve("/bin/cat", ["cat", "/dev/null"], [/* 22 vars */]) = 0
  3. brk(0)                                  = 0xab1000
  4. access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
  5. mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f29379a7000
  6. access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
  7. ...

6.2. 参数

  1. -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.
  2. -d 输出strace关于标准错误的调试信息.
  3. -f 跟踪由fork调用所产生的子进程.
  4. -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.
  5. -F 尝试跟踪vfork调用.在-f时,vfork不被跟踪.
  6. -h 输出简要的帮助信息.
  7. -i 输出系统调用的入口指针.
  8. -q 禁止输出关于脱离的消息.
  9. -r 打印出相对时间关于,,每一个系统调用.
  10. -t 在输出中的每一行前加上时间信息.
  11. -tt 在输出中的每一行前加上时间信息,微秒级.
  12. -ttt 微秒级输出,以秒了表示时间.
  13. -T 显示每一调用所耗的时间.
  14. -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.
  15. -V 输出strace的版本信息.
  16. -x 以十六进制形式输出非标准字符串
  17. -xx 所有字符串以十六进制形式输出.
  18. -a column
  19. 设置返回值的输出位置.默认 为40.
  20. -e expr
  21. 指定一个表达式,用来控制如何跟踪.格式如下:
  22. [qualifier=][!]value1[,value2]...
  23. 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:
  24. -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.
  25. 注意有些shell使用!来执行历史记录里的命令,所以要使用\\.
  26. -e trace=set
  27. 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.
  28. -e trace=file
  29. 只跟踪有关文件操作的系统调用.
  30. -e trace=process
  31. 只跟踪有关进程控制的系统调用.
  32. -e trace=network
  33. 跟踪与网络有关的所有系统调用.
  34. -e strace=signal
  35. 跟踪所有与系统信号有关的 系统调用
  36. -e trace=ipc
  37. 跟踪所有与进程通讯有关的系统调用
  38. -e abbrev=set
  39. 设定 strace输出的系统调用的结果集.-v 等与 abbrev=none.默认为abbrev=all.
  40. -e raw=set
  41. 将指 定的系统调用的参数以十六进制显示.
  42. -e signal=set
  43. 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.
  44. -e read=set
  45. 输出从指定文件中读出 的数据.例如:
  46. -e read=3,5
  47. -e write=set
  48. 输出写入到指定文件中的数据.
  49. -o filename
  50. 将strace的输出写入文件filename
  51. -p pid
  52. 跟踪指定的进程pid.
  53. -s strsize
  54. 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.
  55. -u username
  56. 以username 的UID和GID执行被跟踪的命令

6.3. 命令实例

跟踪可执行程序

  1. strace -f -F -o ~/straceout.txt myserver

-f -F选项告诉strace同时跟踪fork和vfork出来的进程，-o选项把所有strace输出写到~/straceout.txt里 面，myserver是要启动和调试的程序。

跟踪服务程序

  1. strace -o output.txt -T -tt -e trace=all -p 28979

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。