Linux服务器排障利器strace


strace是一个有用的小工具，它可以通过跟踪系统调用来让你知道一个程序在后台所做的事情。Strace是一个基础的调试工具，在大多数Linux系统上默认已经安装；但是即便你不是在跟踪一个问题的时候它也是一个极好的软件。它能告诉你很多关于一个Linux程序怎样工作的信息。

一个系统调用就是一个从应用程序到内核的消息。现代计算机系统中的用户程序都是运行在一个沙箱里面：它们不允许直接与计算机交互因此你不能像以前那样往寄存器里面塞一些数据来完成某些工作）。取而代之的是，每当程序需要与系统交互的时候，他就发送一个请求系统调用）到内核。Strace就是用来跟踪这些消息的。因此请记住，如果你有一会儿看不到任何strace的输出，这也并不代表你的程序发生了阻塞。很有可能是程序在自己的沙箱里面做某些事情，而这些事情并不需要与系统的其它部分发生通信。

用法

Strace程序固然能做这些事情，但它总是直接将所有的东西输出到标准错误文件也就是屏幕）。就像你将看到的那样，它会产生大量的输出；因此通常来说你最好用-o选项来设置一个输出文件：

strace -o outputfile.txt program

有一些编辑器如vim）能够对strace的输出进行语法高亮显示。这意味着文件的不同部分，以及每一行的不同部分都会用不同的颜色来显示。这个功能相当有用，我强烈建议你使用一个这样的编辑器来查看strace的输出。

命令输出解释

试一试strace -o strace.out ls –l，然后用你喜欢的编辑器打开strace.out，并且启用语法高亮。

在深入探索细节之前，先来看看每一行的基本结构。Strace记录了程序所发出的每一次系统调用，并且各自显示在单独的一行中。系统调用的名字出现在每一行的起始，参数出现在括号里面，返回值则在等号后面，是一行的终结。命令ls –l的头几行输出基本上是如下这个样子：

execve("/bin/ls", ["ls", "-l"], [/* 21 vars */])      = 0
brk(0)                                                = 0x619000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x2b412f2b9000
uname({sys="Linux", node="juliet.example.com", ...})  = 0

第一行显示的是一个execve的系统调用，其参数如下：

返回值为0，表示执行成功。这就是所有系统调用都相同的基本结构。

所有在后台的内幕

接下来的几行跟内存管理有关。Brk改变数据段的大小，而mmap用来返回一个进程可用的内存位置。如需要更多信息，请尝试man 2 mmap。）

再下面一行是uname系统调用，用来显示系统的详细信息。Uname所返回的是一个指针，它指向存储这些信息的一个数据结构。系统调用经常会返回指针：这是一个内存引用，告诉你到哪里去寻找这些信息。如果你是一台计算机，这非常有用，但如果你是一个人就未必了；因此为了方便起见，每当__strace__看到一个指针的时候，它就自动帮你进行查找，然后返回一部分）指针指向的内容。这正是上面在uname系统调用那里所发生的事情。

如果你继续查看strace的输出，你就会看到很多access和open的调用。Access查找一个文件如果没找到就返回-1和一个错误码），然后检查当前程序是否有访问权限。Open试图打开一个文件，如果成功的话就会将其连接到一个文件句柄从3开始，因为0-2被用于STDIN、STDOUT和STDERR）并返回这个句柄。然后，fstat会获取连接到该句柄的文件的有关信息，句柄通过第一个参数传递而来，就像这样注意第二个参数是一个指针！）：

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=53482, ...}) = 0

在另一个mmap调用以后，文件将会被关闭。在ls的输出中，你会看到这个序列在库文件上面重复许多遍。而在那以后，对于每一个列出的文件还有lstat、lgetxattr和getxattr等调用。这都是对每个文件获取信息用的。最后，每个文件都会按这种方式写到输出文件：

stat("/etc/localtime", {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=3661, ...}) = 0
write(1, "-rw-------  1 juliet juliet    10"..., 72) = 72

编号为1和2的文件句柄 (STDOUT和STDERR)将会关闭，于是一切都完成了。

结论

这只是一个关于阅读strace输出的非常快速的介绍。要深入理解的话，最好的建议是去查看每个系统调用的手册页man 2 <系统调用名>），并且尝试着在各种程序中使用strace跟踪输出。在各种语言的‘Hello, World’程序上使用strace是一件非常有趣的事情。你还可以检查某个已经在运行的程序，然后用strace的-p PID选项来实时连接到其中的某一个。祝你在使用strace深入解剖你的程序时其乐无穷！

相关内容