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Linux之strace简单用法

2016-07-17 23:47 495 查看

Linux下，进程不能直接访问硬件设备。当进程需要访问硬件设备时（读取磁盘文件、接收网络数据等），则必须由用户态切换为内核态，然后通过系统调用来访问硬件设备。
strace是跟踪进程执行时的系统调用和所接收的信号（即它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）。
strace最简单的用法是执行一个指定的命令（过程中，starce会记录和解析命令进程的所有系统调用及这个进程的所有的信号值），在指定命令结束后立即退出

[ljy@localhost t_7_17]$ strace cat /dev/
execve("/bin/cat", ["cat", "/dev/"], [/* 44 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x8bf3000
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7798000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=52530, ...}) = 0
mmap2(NULL, 52530, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb778b000
close(3)                                = 0
open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\200\356a\0004\0\0\0"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1910572, ...}) = 0
mmap2(0x608000, 1665452, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x608000
mmap2(0x799000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x191) = 0x799000
mmap2(0x79c000, 10668, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x79c000
close(3)                                = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb778a000
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xb778a6c0, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
mprotect(0x799000, 8192, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x600000, 4096, PROT_READ)     = 0
munmap(0xb778b000, 52530)               = 0
brk(0)                                  = 0x8bf3000
brk(0x8c14000)                          = 0x8c14000
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_LARGEFILE) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=99158544, ...}) = 0
mmap2(NULL, 2097152, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb758a000
mmap2(NULL, 262144, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0x2d7f) = 0xb754a000
mmap2(NULL, 1392640, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0x3270) = 0xb73f6000
close(3)                                = 0
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
open("/dev/", O_RDONLY|O_LARGEFILE)     = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFDIR|0755, st_size=3760, ...}) = 0
read(3, 0x8bf4000, 32768)               = -1 EISDIR (Is a directory)
write(2, "cat: ", 5cat: )                    = 5
write(2, "/dev/", 5/dev/)                    = 5
open("/usr/share/locale/locale.alias", O_RDONLY) = 4
fstat64(4, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=2512, ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb73f5000
read(4, "# Locale name alias data base.\n#"..., 4096) = 2512
read(4, "", 4096)                       = 0
close(4)                                = 0
munmap(0xb73f5000, 4096)                = 0
open("/usr/share/locale/zh_CN.UTF-8/LC_MESSAGES/libc.mo", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/usr/share/locale/zh_CN.utf8/LC_MESSAGES/libc.mo", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/usr/share/locale/zh_CN/LC_MESSAGES/libc.mo", O_RDONLY) = 4
fstat64(4, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=81139, ...}) = 0
mmap2(NULL, 81139, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 4, 0) = 0xb73e2000
close(4)                                = 0
open("/usr/lib/gconv/gconv-modules.cache", O_RDONLY) = 4
fstat64(4, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=26058, ...}) = 0
mmap2(NULL, 26058, PROT_READ, MAP_SHARED, 4, 0) = 0xb73db000
close(4)                                = 0
write(2, ": \346\230\257\344\270\200\344\270\252\347\233\256\345\275\225", 17: 是一个目录) = 17
write(2, "\n", 1
)                       = 1
close(3)                                = 0
close(1)                                = 0
close(2)                                = 0
exit_group(1)                           = ?

每一行都是一条系统调用，等号左边是系统调用的函数名和参数，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

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.
-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：[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 等于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：
1.追踪系统调用
test.c

然后gcc test.c，生成可执行文件a.out

(1)直接执行a.out

(2)通过strace执行a.out

[ljy@localhost t_7_17]$ strace ./a.out
execve("./a.out", ["./a.out"], [/* 44 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x8823000
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7783000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=52530, ...}) = 0
mmap2(NULL, 52530, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb7776000
close(3)                                = 0
open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\200\356a\0004\0\0\0"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1910572, ...}) = 0
mmap2(0x608000, 1665452, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x608000
mmap2(0x799000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x191) = 0x799000
mmap2(0x79c000, 10668, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x79c000
close(3)                                = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7775000
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xb77756c0, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
mprotect(0x799000, 8192, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x600000, 4096, PROT_READ)     = 0
munmap(0xb7776000, 52530)               = 0
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7782000
fstat64(0, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7781000
write(1, "\350\257\267\350\276\223\345\205\245\344\270\200\344\270\252\346\225\260\357\274\232", 21请输入一个数：) = 21
read(0, 0xb7781000, 1024)               = ? ERESTARTSYS (To be restarted)
--- SIGWINCH (Window changed) @ 0 (0) ---
read(0, 0xb7781000, 1024)               = ? ERESTARTSYS (To be restarted)
--- SIGWINCH (Window changed) @ 0 (0) ---
read(0, 0xb7781000, 1024)               = ? ERESTARTSYS (To be restarted)
--- SIGWINCH (Window changed) @ 0 (0) ---
read(0, 0xb7781000, 1024)               = ? ERESTARTSYS (To be restarted)
--- SIGWINCH (Window changed) @ 0 (0) ---
read(0,

系统首先调用execve开始一个新的进程，接着进行环境的初始化操作，最后停顿在下图中的read(0,"")，这相当于我们的scanf()函数，等待输入，

输入78后，调用write()函数将格式化的数值000000078输出到屏幕上，最后调用exit_group()函数退出进程，完成整个程序的运行。
2.跟踪信号传递
首先，strace ./a.out，等到等待输入的那一步时，不输入任何东西，然后打开另外一个窗口，输入命令：killall a.out
我们观察第一次打开的strace窗口中，此时，我们看见程序退出了，结果如下

3.系统调用统计
使用-c参数，它会将进程的所有系统调用做一个统计分析展示出来

这里清楚的告诉我们，在这一过程中调用了哪些系统函数，调用了多少次，消耗了多少时间等信息，这对我们分析一个程序是很有帮助的

其他常用参数的使用：
(1)重定向输出
-o 将strace 的结果输出到文件中
若不指定 -o 参数的话，默认的输出设备是STDERR，也就是说，使用 -o filename 和 2>filename 的结果是一样的。

-o filename