linux系统调用追踪工具--strace

linux命令

简介

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。

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

实例

分析某个进程
我们经常使用top这个命令来查看当前系统运行情况。如果发现某个进程cpu使用特别高，我们可以使用strace跟踪一下：

[root@gy-vm02 ~]# top
top - 16:43:33 up 22 min,  2 users,  load average: 0.28, 0.08, 0.05
Tasks: 112 total,   2 running, 110 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu0  :  0.2%us,  1.6%sy,  0.0%ni, 90.9%id,  7.3%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu1  :  0.2%us,  0.7%sy,  0.0%ni, 98.4%id,  0.7%wa,  0.0%hi,  0.1%si,  0.0%st
Mem:   1914432k total,   721532k used,  1192900k free,   120768k buffers
Swap:  2031612k total,        0k used,  2031612k free,   439248k cached
  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                    
 3550 root      20   0  101m 1204  692 R 22.0  0.1   0:02.69 grep -r 192.168.1.131 apollo bi bingo boohee care cube errbi
   22 root      20   0     0    0    0 S  0.6  0.0   0:00.47 [kblockd/0]                                                 
 3552 root      20   0 15036 1212  936 R  0.6  0.1   0:00.03 top

我们对很多文件夹进行了一个grep的操作，但是我们通过top只知道是grep这个命令使用了很多的cpu，并不清楚它在做些什么，这个时候我们使用strace跟踪一下：

[root@gy-vm02 ~]# strace -cp 3550
Process 3550 attached - interrupt to quit
^CProcess 3550 detached
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
 48.86    0.151804         251       605           read
 25.31    0.078655         224       351           stat
  7.52    0.023369          59       399           open
  6.80    0.021121          53       399           close
  6.68    0.020744         216        96           getdents
  4.83    0.015013          43       351       351 ioctl
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.310706                  2201       351 total

通过strace输出我们可以发现，大部分的cpu使用都在read，也就是读取文件内容。
如果还想进一步分析可以使用如下命令

[root@gy-vm02 ~]# strace -T -e read -p 3550

解决库依赖问题
在linux系统里面，我们经常whoami来查看当前用户，如果手动移走一个依赖库

[root@gy-vm02 ~]# mv /lib64/libnss_files.so.2  /tmp/

然后再次运行

[root@gy-vm02 ~]# whoami 
whoami: cannot find name for user ID 0

发现不能使用了，使用ldd查看

[root@gy-vm02 ~]# ldd whoami
ldd: ./whoami: No such file or directory

给的信息也不能帮我们找到问题所在，这个时候我们使用strace进行跟踪一下

open("/lib64/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib64/tls/x86_64/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/lib64/tls/x86_64", 0x7fff58969c80) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib64/tls/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/lib64/tls", {st_mode=S_IFDIR|0555, st_size=4096, ...}) = 0
open("/lib64/x86_64/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/lib64/x86_64", 0x7fff58969c80)   = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib64/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)

你可以发现在不同目录下面查找libnss_files.so.2的尝试，但是都失败了。如果没有strace这样的工具，很难发现这个错误是由于缺少动态库造成的。现 在只需要找到libnss_files.so.2并把它放回到正确的位置就可以了

[root@gy-vm02 ~]# mv /tmp/libnss_files.so.2 /lib64/
[root@gy-vm02 ~]# whoami 
root
[root@gy-vm02 ~]#