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linux strace-跟蹤進程的系統調用或是信號產生情況,lstrace-跟蹤己醜年調用庫函數情況,進程跟蹤調試命令

如何獲取 shel ++ 快速 靜態 exec 疑難雜癥 reat 案例

本工具可以用來做大多數排除,比如mount一個NFS,很慢,找不出原因,我們可以使用strace命令來跟中mount這個經常所有的調用過程。


strace 命令是一種強大的工具,它能夠顯示所有由用戶空間程序發出的系統調用。
  strace 顯示這些調用的參數並返回符號形式的值。strace 從內核接收信息,而且不需要以任何特殊的方式來構建內核。
  下面記錄幾個常用 option . 
  1 -f -F選項告訴strace同時跟蹤fork和vfork出來的進程
  2 -o xxx.txt 輸出到某個文件。
  3 -e execve 只記錄 execve 這類系統調用 
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  進程無法啟動,軟件運行速度突然變慢,程序的
"SegmentFault"等等都是讓每個Unix系統用戶頭痛的問題,   本文通過三個實際案例演示如何使用truss、strace和ltrace這三個常用的調試工具來快速診斷軟件的"疑難雜癥"。         truss和strace用來跟蹤一個進程的系統調用或信號產生的情況,而 ltrace用來跟蹤進程調用庫函數的情況。truss是早期為System V R4開發的調試程序,包括Aix、FreeBSD在內的大部分Unix系統都自帶了這個工具;   而strace最初是為SunOS系統編寫的,ltrace最早出現在GNU/DebianLinux中。   這兩個工具現在也已被移植到了大部分Unix系統中,大多數Linux發行版都自帶了strace和ltrace,而FreeBSD也可通過Ports安裝它們。      你不僅可以從命令行調試一個新開始的程序,也可以把truss、strace或ltrace綁定到一個已有的PID上來調試一個正在運行的程序。三個調試工具的基本使用方法大體相同,下面僅介紹三者共有,而且是最常用的三個命令行參數:      
-f :除了跟蹤當前進程外,還跟蹤其子進程。   -o file :將輸出信息寫到文件file中,而不是顯示到標準錯誤輸出(stderr)。   -p pid :綁定到一個由pid對應的正在運行的進程。此參數常用來調試後臺進程。       使用上述三個參數基本上就可以完成大多數調試任務了,下面舉幾個命令行例子:   truss -o ls.truss ls -al: 跟蹤ls -al的運行,將輸出信息寫到文件/tmp/ls.truss中。   strace -f -o vim.strace vim: 跟蹤vim及其子進程的運行,將輸出信息寫到文件vim.strace。   ltrace -p 234
: 跟蹤一個pid為234的已經在運行的進程。       三個調試工具的輸出結果格式也很相似,以strace為例:      brk(0) = 0×8062aa8   brk(0×8063000) = 0×8063000   mmap2(NULL, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0×92f) = 0×40016000      每一行都是一條系統調用,等號左邊是系統調用的函數名及其參數,右邊是該調用的返回值。 truss、strace和ltrace的工作原理大同小異,都是使用ptrace系統調用跟蹤調試運行中的進程,詳細原理不在本文討論範圍內,有興趣可以參考它們的源代碼。   舉兩個實例演示如何利用這三個調試工具診斷軟件的"疑難雜癥":      案例一:運行clint出現Segment Fault錯誤      操作系統:FreeBSD-5.2.1-release   clint是一個C++靜態源代碼分析工具,通過Ports安裝好之後,運行:      # clint foo.cpp   Segmentation fault (core dumped)    在Unix系統中遇見"Segmentation Fault"就像在MS Windows中彈出"非法操作"對話框一樣令人討厭。OK,我們用truss給clint"把把脈":      # truss -f -o clint.truss clint   Segmentation fault (core dumped)   # tail clint.truss    739: read(0×6,0×806f000,0×1000) = 4096 (0×1000)    739: fstat(6,0xbfbfe4d0) = 0 (0×0)    739: fcntl(0×6,0×3,0×0) = 4 (0×4)    739: fcntl(0×6,0×4,0×0) = 0 (0×0)    739: close(6) = 0 (0×0)    739: stat("/root/.clint/plugins",0xbfbfe680) ERR#2 No such file or directory   SIGNAL 11   SIGNAL 11   Process stopped because of: 16   process exit, rval = 139   我們用truss跟蹤clint的系統調用執行情況,並把結果輸出到文件clint.truss,然後用tail查看最後幾行。    註意看clint執行的最後一條系統調用(倒數第五行):stat("/root/.clint/plugins",0xbfbfe680) ERR#2 No such file or directory,問題就出在這裏:clint找不到目錄"/root/.clint/plugins",從而引發了段錯誤。怎樣解決?很簡單: mkdir -p /root/.clint/plugins,不過這次運行clint還是會"Segmentation Fault"9。繼續用truss跟蹤,發現clint還需要這個目錄"/root/.clint/plugins/python",建好這個目錄後 clint終於能夠正常運行了。      案例二:vim啟動速度明顯變慢      操作系統:FreeBSD-5.2.1-release    vim版本為6.2.154,從命令行運行vim後,要等待近半分鐘才能進入編輯界面,而且沒有任何錯誤輸出。仔細檢查了.vimrc和所有的vim腳 本都沒有錯誤配置,在網上也找不到類似問題的解決辦法,難不成要hacking source code?沒有必要,用truss就能找到問題所在:      # truss -f -D -o vim.truss vim      這裏-D參數的作用是:在每行輸出前加上相對時間戳,即每執行一條系統調用所耗費的時間。我們只要關註哪些系統調用耗費的時間比較長就可以了,用less仔細查看輸出文件vim.truss,很快就找到了疑點:      735: 0.000021511 socket(0×2,0×1,0×0) = 4 (0×4)   735: 0.000014248 setsockopt(0×4,0×6,0×1,0xbfbfe3c8,0×4) = 0 (0×0)   735: 0.000013688 setsockopt(0×4,0xffff,0×8,0xbfbfe2ec,0×4) = 0 (0×0)   735: 0.000203657 connect(0×4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16) ERR#61 Connection refused   735: 0.000017042 close(4) = 0 (0×0)   735: 1.009366553 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460) = 0 (0×0)   735: 0.000019556 socket(0×2,0×1,0×0) = 4 (0×4)   735: 0.000013409 setsockopt(0×4,0×6,0×1,0xbfbfe3c8,0×4) = 0 (0×0)   735: 0.000013130 setsockopt(0×4,0xffff,0×8,0xbfbfe2ec,0×4) = 0 (0×0)   735: 0.000272102 connect(0×4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16) ERR#61 Connection refused   735: 0.000015924 close(4) = 0 (0×0)   735: 1.009338338 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460) = 0 (0×0)       vim試圖連接10.57.18.27這臺主機的6000端口(第四行的connect()),連接失敗後,睡眠一秒鐘繼續重試(第6行的 nanosleep())。以上片斷循環出現了十幾次,每次都要耗費一秒多鐘的時間,這就是vim明顯變慢的原因。可是,你肯定會納悶:"vim怎麽會無 緣無故連接其它計算機的6000端口呢?"。問得好,那麽請你回想一下6000是什麽服務的端口?沒錯,就是X Server。看來vim是要把輸出定向到一個遠程X Server,那麽Shell中肯定定義了DISPLAY變量,查看.cshrc,果然有這麽一行:setenv DISPLAY ${REMOTEHOST}:0,把它註釋掉,再重新登錄,問題就解決了。         案例三:用調試工具掌握軟件的工作原理      操作系統:Red Hat Linux 9.0    用調試工具實時跟蹤軟件的運行情況不僅是診斷軟件"疑難雜癥"的有效的手段,也可幫助我們理清軟件的"脈絡",即快速掌握軟件的運行流程和工作原理,不 失為一種學習源代碼的輔助方法。下面這個案例展現了如何使用strace通過跟蹤別的軟件來"觸發靈感",從而解決軟件開發中的難題的。   大家都知道,在進程內打開一個文件,都有唯一一個文件描述符(fd:file descriptor)與這個文件對應。而本人在開發一個軟件過程中遇到這樣一個問題:    已知一個fd,如何獲取這個fd所對應文件的完整路徑?不管是Linux、FreeBSD或是其它Unix系統都沒有提供這樣的API,怎麽辦呢?我們 換個角度思考:Unix下有沒有什麽軟件可以獲取進程打開了哪些文件?如果你經驗足夠豐富,很容易想到lsof,使用它既可以知道進程打開了哪些文件,也 可以了解一個文件被哪個進程打開。好,我們用一個小程序來試驗一下lsof,看它是如何獲取進程打開了哪些文件。lsof: 顯示進程打開的文件。      /* testlsof.c */   #include #include #include #include #include   int main(void)   {    open("/tmp/foo", O_CREAT|O_RDONLY); /* 打開文件/tmp/foo */    sleep(1200); /* 睡眠1200秒,以便進行後續操作 */    return 0;   }      將testlsof放入後臺運行,其pid為3125。命令lsof -p 3125查看進程3125打開了哪些文件,我們用strace跟蹤lsof的運行,輸出結果保存在lsof.strace中:      # gcc testlsof.c -o testlsof   # ./testlsof &   [1] 3125   # strace -o lsof.strace lsof -p 3125      我們以"/tmp/foo"為關鍵字搜索輸出文件lsof.strace,結果只有一條:         # grep /tmp/foo lsof.strace   readlink("/proc/3125/fd/3", "/tmp/foo", 4096) = 8       原來lsof巧妙的利用了/proc/nnnn/fd/目錄(nnnn為pid):Linux內核會為每一個進程在/proc/建立一個以其pid為名 的目錄用來保存進程的相關信息,而其子目錄fd保存的是該進程打開的所有文件的fd。目標離我們很近了。好,我們到/proc/3125/fd/看個究 竟:      # cd /proc/3125/fd/   # ls -l   total 0   lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 0 -> /dev/pts/0   lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 1 -> /dev/pts/0   lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 2 -> /dev/pts/0   lr-x—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 3 -> /tmp/foo   # readlink /proc/3125/fd/3   /tmp/foo      答案已經很明顯了:/proc/nnnn/fd/目錄下的每一個fd文件都是符號鏈接,而此鏈接就指向被該進程打開的一個文件。我們只要用readlink()系統調用就可以獲取某個fd對應的文件了,代碼如下:         #include #include #include #include #include #include   int get_pathname_from_fd(int fd, char pathname[], int n)   {    char buf[1024];    pid_t pid;    bzero(buf, 1024);    pid = getpid();    snprintf(buf, 1024, "/proc/%i/fd/%i", pid, fd);    return readlink(buf, pathname, n);   }   int main(void)   {    int fd;    char pathname[4096];    bzero(pathname, 4096);    fd = open("/tmp/foo", O_CREAT|O_RDONLY);    get_pathname_from_fd(fd, pathname, 4096);    printf("fd=%d; pathname=%sn", fd, pathname);    return 0;   }

Wait(NULL |&exit_status)和exit等待子進程的終止情況;

除此之外的2種特殊情況:

1.子進程終止,父進程並不正在執行wait()

2.子進程終止時,父進程已經終止了

第一種情況,要終止的進程處於一種過渡狀態transition stage/state(zombie),處於zombie狀態的進程不使用任何內核資源,但是會占用內核中的進程處理表哪的一項.當其父進程執行wait()等待子進程其會進入睡眠狀態Sleep state,然後把這種處於過渡狀態的進程從系統內刪除,父進程仍將能得到該子進程的結束狀態

第二種情況,一般允許父進程結束,並把它的子進程(包括處於過渡狀態的進程)交歸系統的初始化進程所屬。

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