linux strace調式定位系統問題

strace 的基本功能

strace?的主要功能包括：

  • 跟蹤系統調用：顯示進程執行時調用的系統函數及其參數和返回值。
  • 監控信號：記錄進程接收到的信號。
  • 性能分析：統計系統調用的執行時間和次數。
  • 調試支持：幫助定位程序崩潰、性能瓶頸或其他異常行為。
  • ?strace 的常用參數

  • 以下是?strace?常用參數及其功能：

  • -p <PID>：跟蹤指定進程 ID 的系統調用。
  • -c：統計系統調用的執行時間、次數和錯誤次數。
  • -e <事件>：指定要跟蹤的事件類型，例如?-e trace=open,read,write。
  • -f：跟蹤由?fork()?創建的子進程。
  • -t：在輸出中顯示時間戳（秒）。
  • -tt：顯示更精確的時間戳（包括微秒）。
  • -T：顯示每個系統調用花費的時間。
  • -d：輸出?strace?本身的調試信息。

1，查看某個函數的調用情況：

strace -e? trace=function, function2 -p $pid

root@ubuntu:/home/lark# strace -e trace=epoll_wait -p 1051
strace: Process 1051 attached
epoll_wait(3,?

[], 1, 10000) ? ? ? ? ? ? = 0
epoll_wait(3,?
[], 1, 10000) ? ? ? ? ? ? = 0
epoll_wait(3,?

2，系統調用 strace ls

lark@ubuntu:~$ strace ls
execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffe76d6d020 /* 48 vars */) = 0
brk(NULL) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0x55dca912f000
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7fffb5cf4f70) = -1 EINVAL (Invalid argument)
access("/etc/ld.so.preload", R_OK) ? ? ?= -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0
mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f7aac2b7000
close(3) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 0
mprotect(0x7f7aac290000, 135168, PROT_NONE) = 0
pread64(3,"\4\0\0\0\24\0\0\0\3\0\0\0GNU\0\\\373\211m\324\17\220\252\214l\213\270V\0M\37"..., 68, 824) = 68
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f7aabfdc000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f7aabfdd400) = 0
mprotect(0x7f7aac280000, 16384, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f7aac2b7000, 89543) ? ? ? ? ? = 0
set_tid_address(0x7f7aabfdd6d0) ? ? ? ? = 2021
set_robust_list(0x7f7aabfdd6e0, 24) ? ? = 0
rt_sigaction(SIGRT_1, {sa_handler=0x7f7aabfe4c90, sa_mask=[], sa_flags=SA_RESTORER|SA_RESTART|SA_SIGINFO, sa_restorer=0x7f7aabff2420}, NULL, 8) = 0
rt_sigprocmask(SIG_UNBLOCK, [RTMIN RT_1], NULL, 8) = 0
prlimit64(0, RLIMIT_STACK, NULL, {rlim_cur=8192*1024, rlim_max=RLIM64_INFINITY}) = 0
statfs("/sys/fs/selinux", 0x7fffb5cf4ec0) = -1 ENOENT (No such file or directory)
brk(NULL) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0x55dca912f000
brk(0x55dca9150000) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0x55dca9150000
openat(AT_FDCWD, "/proc/filesystems", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0444, st_size=0, ...}) = 0
read(3, "nodev\tsysfs\nnodev\ttmpfs\nnodev\tbd"..., 1024) = 387
read(3, "", 1024) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0
ioctl(1, TIOCGWINSZ, {ws_row=45, ws_col=203, ws_xpixel=0, ws_ypixel=0}) = 0
getdents64(3, /* 24 entries */, 32768) ?= 768
close(3) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(0x88, 0), ...}) = 0
write(1, "1.txt ?Desktop\tDocuments ?Downlo"..., 871.txt ?Desktop?? ?Documents ?Downloads ?Music ?Pictures ?Public ?share ?Templates ?Videos
) = 87
close(1) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 0
close(2) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 0
exit_group(0) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ?
+++ exited with 0 +++

3，監控信號：strace -p pid? -e trace=signal -e trace=sigsegv

示例 1：監控進程接收到的所有信號

假設進程 ID 為?1234，可以使用以下命令：

strace -p 1234 -e trace=signal -e trace=sigsegv

lark@ubuntu:~$ kill -9 3242?

lark@ubuntu:~$ strace -p 3242 -e trace=signal
strace: Process 3242 attached
+++ killed by SIGKILL +++?

參數trace=sigsegv可選擇。

4，查看耗時 strace -T ls

ark@ubuntu:~$ strace -T ls
execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffe710124f8 /* 49 vars */) = 0 <0.000544>
brk(NULL) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0x56352a5b2000 <0.000145>
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffe72b0ca50) = -1 EINVAL (Invalid argument) <0.000143>
access("/etc/ld.so.preload", R_OK) ? ? ?= -1 ENOENT (No such file or directory) <0.000188>
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 <0.000167>
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0 <0.000144>
mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f9c94839000 <0.000328>
close(3) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 0 <0.000112>
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 <0.000093>
read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0@p\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832 <0.000059>
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=163200, ...}) = 0 <0.000096>
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f9c94837000 <0.000060>
mmap(NULL, 174600, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f9c9480c000 <0.000061>

查看ls系統的耗時 strace -tt ls,使用?-tt?顯示微秒級時間戳

lark@ubuntu:~$ strace -tt ls
07:03:25.416052 execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffc6f804288 /* 49 vars */) = 0
07:03:25.416881 brk(NULL) ? ? ? ? ? ? ? = 0x56445be62000
07:03:25.417351 arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffccbd1e540) = -1 EINVAL (Invalid argument)
07:03:25.418487 access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
07:03:25.418825 openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
07:03:25.419105 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0
07:03:25.419404 mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f1ede6b8000
07:03:25.419930 close(3) ? ? ? ? ? ? ? ?= 0
07:03:25.420121 openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
07:03:25.420316 read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0@p\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
07:03:25.420479 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=163200, ...}) = 0

5,系統調用次數統計

strace -c?參數能夠對程序執行過程中的系統調用進行統計分析，輸出以下信息：

  • 調用次數：每個系統調用被調用的總次數。
  • 錯誤次數：每個系統調用失敗的次數。
  • 總耗時：每個系統調用所消耗的總時間。

strace -c ./my_program
查看my_program（while（1）循環函數）的調用次數

lark@ubuntu:~$ strace -c ?./a.out?
^Cstrace: Process 3382 detached
% time ? ? seconds ?usecs/call ? ? calls ? ?errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? ? read
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? close
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? fstat
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 7 ? ? ? ? ? mmap
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 3 ? ? ? ? ? mprotect
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? ? munmap
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? ? brk
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 6 ? ? ? ? ? pread64
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? 1 access
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? ? execve
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 2 ? ? ? ? 1 arch_prctl
? 0.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? openat
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00 ? ?0.000000 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?29 ? ? ? ? 2 total

6,strace 的?-d?參數用于輸出調試信息，幫助用戶更清晰地理解系統調用的細節。這些信息包括：

  • 系統調用的名稱和參數。
  • 調用的返回值。
  • 錯誤信息（如果有）。
  • 時間戳（如果與?-tt?參數結合使用）。

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