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linux的strace命令用法

調(diào)用:
strace [ -dffhiqrtttTvxx ] [ -acolumn ] [ -eexpr ] ...
[ -ofile ] [ -ppid ] ... [ -sstrsize ] [ -uusername ] [ command [ arg ... ] ]

strace -c [ -eexpr ] ... [ -Ooverhead ] [ -Ssortby ] [ command [ arg ... ] ]
功能:
跟蹤程式執(zhí)行時(shí)的系統(tǒng)調(diào)用和所接收的信號(hào).通常的用法是strace執(zhí)行一直到commande結(jié)束.
并且將所調(diào)用的系統(tǒng)調(diào)用的名稱、參數(shù)和返回值輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出或者輸出到-o指定的文件.
strace是一個(gè)功能強(qiáng)大的調(diào)試,分析診斷工具.你將發(fā)現(xiàn)他是一個(gè)極好的幫手在你要調(diào)試一個(gè)無法看到源碼或者源碼無法在編譯的程序.
你將輕松的學(xué)習(xí)到一個(gè)軟件是如何通過系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)他的功能的.而且作為一個(gè)程序設(shè)計(jì)師,你可以了解到在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)是如何通過系統(tǒng)調(diào)用和信號(hào)來實(shí)現(xiàn)程序的功能的.
strace的每一行輸出包括系統(tǒng)調(diào)用名稱,然后是參數(shù)和返回值.這個(gè)例子:
strace cat /dev/null
他的輸出會(huì)有:
open(\\"/dev/null\\",O_RDONLY) = 3
有錯(cuò)誤產(chǎn)生時(shí),一般會(huì)返回-1.所以會(huì)有錯(cuò)誤標(biāo)志和描述:
open(\\"/foor/bar\\",)_RDONLY) = -1 ENOENT (no such file or directory)
信號(hào)將輸出喂信號(hào)標(biāo)志和信號(hào)的描述.跟蹤并中斷這個(gè)命令\\"sleep 600\\":
sigsuspend({}
--- SIGINT (Interrupt) ---
+++ killed by SIGINT +++
參數(shù)的輸出有些不一致.如shell命令中的 \\">>tmp\\",將輸出:
open(\\"tmp\\",O_WRONLY|O_APPEND|A_CREAT,0666) = 3
對(duì)于結(jié)構(gòu)指針,將進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘@示.如:\\"ls -l /dev/null\\":
lstat(\\"/dev/null\\",{st_mode=S_IFCHR|0666},st_rdev=makdev[1,3],...}) = 0
請(qǐng)注意\\"struct stat\\" 的聲明和這里的輸出.lstat的第一個(gè)參數(shù)是輸入?yún)?shù),而第二個(gè)參數(shù)是向外傳值.
當(dāng)你嘗試\\"ls -l\\" 一個(gè)不存在的文件時(shí),會(huì)有:
lstat(/foot/ball\\",0xb004) = -1 ENOENT (no such file or directory)
char*將作為C的字符串類型輸出.沒有字符串輸出時(shí)一般是char* 是一個(gè)轉(zhuǎn)義字符,只輸出字符串的長度.
當(dāng)字符串過長是會(huì)使用\\"...\\"省略.如在\\"ls -l\\"會(huì)有一個(gè)gepwuid調(diào)用讀取password文件:
read(3,\\"root::0:0:System Administrator:/\\"...,1024) = 422
當(dāng)參數(shù)是結(jié)構(gòu)數(shù)組時(shí),將按照簡單的指針和數(shù)組輸出如:
getgroups(4,[0,2,4,5]) = 4
關(guān)于bit作為參數(shù)的情形,也是使用方括號(hào),并且用空格將每一項(xiàng)參數(shù)隔開.如:
sigprocmask(SIG_BLOCK,[CHLD TTOU],[]) = 0
這里第二個(gè)參數(shù)代表兩個(gè)信號(hào)SIGCHLD 和 SIGTTOU.如果bit型參數(shù)全部置位,則有如下的輸出:
sigprocmask(SIG_UNBLOCK,~[],NULL) = 0
這里第二個(gè)參數(shù)全部置位.

參數(shù)說明:
-c 統(tǒng)計(jì)每一系統(tǒng)調(diào)用的所執(zhí)行的時(shí)間,次數(shù)和出錯(cuò)的次數(shù)等.
-d 輸出strace關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤的調(diào)試信息.
-f 跟蹤由fork調(diào)用所產(chǎn)生的子進(jìn)程.
-ff 如果提供-o filename,則所有進(jìn)程的跟蹤結(jié)果輸出到相應(yīng)的filename.pid中,pid是各進(jìn)程的進(jìn)程號(hào).
-F 嘗試跟蹤vfork調(diào)用.在-f時(shí),vfork不被跟蹤.
-h 輸出簡要的幫助信息.
-i 輸出系統(tǒng)調(diào)用的入口指針.
-q 禁止輸出關(guān)于脫離的消息.
-r 打印出相對(duì)時(shí)間關(guān)于,,每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用.
-t 在輸出中的每一行前加上時(shí)間信息.
-tt 在輸出中的每一行前加上時(shí)間信息,微秒級(jí).
-ttt 微秒級(jí)輸出,以秒了表示時(shí)間.
-T 顯示每一調(diào)用所耗的時(shí)間.
-v 輸出所有的系統(tǒng)調(diào)用.一些調(diào)用關(guān)于環(huán)境變量,狀態(tài),輸入輸出等調(diào)用由于使用頻繁,默認(rèn)不輸出.
-V 輸出strace的版本信息.
-x 以十六進(jìn)制形式輸出非標(biāo)準(zhǔn)字符串
-xx 所有字符串以十六進(jìn)制形式輸出.
-a column
設(shè)置返回值的輸出位置.默認(rèn)為40.
-e expr
指定一個(gè)表達(dá)式,用來控制如何跟蹤.格式如下:
[qualifier=][!]value1[,value2]...
qualifier只能是 trace,abbrev,verbose,raw,signal,read,write其中之一.value是用來限定的符號(hào)或數(shù)字.默認(rèn)的qualifier是 trace.感嘆號(hào)是否定符號(hào).例如:
-eopen等價(jià)于 -e trace=open,表示只跟蹤open調(diào)用.而-etrace!=open表示跟蹤除了open以外的其他調(diào)用.有兩個(gè)特殊的符號(hào) all 和 none.
注意有些shell使用!來執(zhí)行歷史記錄里的命令,所以要使用\\\\.
-e trace=set
只跟蹤指定的系統(tǒng)調(diào)用.例如:-e trace=open,close,rean,write表示只跟蹤這四個(gè)系統(tǒng)調(diào)用.默認(rèn)的為set=all.
-e trace=file
只跟蹤有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用.
-e trace=process
只跟蹤有關(guān)進(jìn)程控制的系統(tǒng)調(diào)用.
-e trace=network
跟蹤與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的所有系統(tǒng)調(diào)用.
-e strace=signal
跟蹤所有與系統(tǒng)信號(hào)有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用
-e trace=ipc
跟蹤所有與進(jìn)程通訊有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用
-e abbrev=set
設(shè)定strace輸出的系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果集.-v 等與 abbrev=none.默認(rèn)為abbrev=all.
-e raw=set
將指定的系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)以十六進(jìn)制顯示.
-e signal=set
指定跟蹤的系統(tǒng)信號(hào).默認(rèn)為all.如signal=!SIGIO(或者signal=!io),表示不跟蹤SIGIO信號(hào).
-e read=set
輸出從指定文件中讀出的數(shù)據(jù).例如:
-e read=3,5
-e write=set
輸出寫入到指定文件中的數(shù)據(jù).
-o filename
將strace的輸出寫入文件filename
-p pid
跟蹤指定的進(jìn)程pid.
-s strsize
指定輸出的字符串的最大長度.默認(rèn)為32.文件名一直全部輸出.
-u username
以u(píng)sername的UID和GID執(zhí)行被跟蹤的命令.

用strace調(diào)試程序

在理想世界里，每當(dāng)一個(gè)程序不能正常執(zhí)行一個(gè)功能時(shí)，它就會(huì)給出一個(gè)有用的錯(cuò)誤提示，告訴你在足夠的改正錯(cuò)誤的線索。但遺憾的是，我們不是生活在理想世界里，起碼不總是生活在理想世界里。有時(shí)候一個(gè)程序出現(xiàn)了問題，你無法找到原因。

這就是調(diào)試程序出現(xiàn)的原因。strace是一個(gè)必不可少的調(diào)試工具，strace用來監(jiān)視系統(tǒng)調(diào)用。你不僅可以調(diào)試一個(gè)新開始的程序，也可以調(diào)試一個(gè)已經(jīng)在運(yùn)行的程序（把strace綁定到一個(gè)已有的PID上面）。

首先讓我們看一個(gè)真實(shí)的例子：

[BOLD]啟動(dòng)KDE時(shí)出現(xiàn)問題[/BOLD]

前一段時(shí)間，我在啟動(dòng)KDE的時(shí)候出了問題，KDE的錯(cuò)誤信息無法給我任何有幫助的線索。

代碼：

_KDE_IceTransSocketCreateListener: failed to bind listener
_KDE_IceTransSocketUNIXCreateListener: ...SocketCreateListener() failed
_KDE_IceTransMakeAllCOTSServerListeners: failed to create listener for local

Cannot establish any listening sockets DCOPServer self-test failed.

對(duì)我來說這個(gè)錯(cuò)誤信息沒有太多意義，只是一個(gè)對(duì)KDE來說至關(guān)重要的負(fù)責(zé)進(jìn)程間通信的程序無法啟動(dòng)。我還可以知道這個(gè)錯(cuò)誤和ICE協(xié)議（Inter Client Exchange）有關(guān)，除此之外，我不知道什么是KDE啟動(dòng)出錯(cuò)的原因。

我決定采用strace看一下在啟動(dòng)dcopserver時(shí)到底程序做了什么：

代碼：

strace -f -F -o ~/dcop-strace.txt dcopserver

這里 -f -F選項(xiàng)告訴strace同時(shí)跟蹤fork和vfork出來的進(jìn)程，-o選項(xiàng)把所有strace輸出寫到~/dcop-strace.txt里面，dcopserver是要啟動(dòng)和調(diào)試的程序。

再次出現(xiàn)錯(cuò)誤之后，我檢查了錯(cuò)誤輸出文件dcop-strace.txt，文件里有很多系統(tǒng)調(diào)用的記錄。在程序運(yùn)行出錯(cuò)前的有關(guān)記錄如下：

代碼：

27207 mkdir("/tmp/.ICE-unix", 0777) = -1 EEXIST (File exists)
27207 lstat64("/tmp/.ICE-unix", {st_mode=S_IFDIR|S_ISVTX|0755, st_size=4096, ...}) = 0
27207 unlink("/tmp/.ICE-unix/dcop27207-1066844596") = -1 ENOENT (No such file or directory)
27207 bind(3, {sin_family=AF_UNIX, path="/tmp/.ICE-unix/dcop27207-1066844596"}, 3 = -1 EACCES (Permission denied)
27207 write(2, "_KDE_IceTrans", 13) = 13
27207 write(2, "SocketCreateListener: failed to "..., 46) = 46
27207 close(3) = 0 27207 write(2, "_KDE_IceTrans", 13) = 13
27207 write(2, "SocketUNIXCreateListener: ...Soc"..., 59) = 59
27207 umask(0) = 0 27207 write(2, "_KDE_IceTrans", 13) = 13
27207 write(2, "MakeAllCOTSServerListeners: fail"..., 64) = 64
27207 write(2, "Cannot establish any listening s"..., 39) = 39

其中第一行顯示程序試圖創(chuàng)建/tmp/.ICE-unix目錄，權(quán)限為0777，這個(gè)操作因?yàn)槟夸浺呀?jīng)存在而失敗了。第二個(gè)系統(tǒng)調(diào)用（lstat64）檢查了目錄狀態(tài)，并顯示這個(gè)目錄的權(quán)限是0755，這里出現(xiàn)了第一個(gè)程序運(yùn)行錯(cuò)誤的線索：程序試圖創(chuàng)建屬性為0777的目錄，但是已經(jīng)存在了一個(gè)屬性為 0755的目錄。第三個(gè)系統(tǒng)調(diào)用（unlink）試圖刪除一個(gè)文件，但是這個(gè)文件并不存在。這并不奇怪，因?yàn)檫@個(gè)操作只是試圖刪掉可能存在的老文件。

但是，第四行確認(rèn)了錯(cuò)誤所在。他試圖綁定到/tmp/.ICE-unix/dcop27207-1066844596，但是出現(xiàn)了拒絕訪問錯(cuò)誤。. ICE_unix目錄的用戶和組都是root，并且只有所有者具有寫權(quán)限。一個(gè)非root用戶無法在這個(gè)目錄下面建立文件，如果把目錄屬性改成0777，則前面的操作有可能可以執(zhí)行，而這正是第一步錯(cuò)誤出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行過的操作。

所以我運(yùn)行了chmod 0777 /tmp/.ICE-unix之后KDE就可以正常啟動(dòng)了，問題解決了，用strace進(jìn)行跟蹤調(diào)試只需要花很短的幾分鐘時(shí)間跟蹤程序運(yùn)行，然后檢查并分析輸出文件。

說明：運(yùn)行chmod 0777只是一個(gè)測(cè)試，一般不要把一個(gè)目錄設(shè)置成所有用戶可讀寫，同時(shí)不設(shè)置粘滯位(sticky bit)。給目錄設(shè)置粘滯位可以阻止一個(gè)用戶隨意刪除可寫目錄下面其他人的文件。一般你會(huì)發(fā)現(xiàn)/tmp目錄因?yàn)檫@個(gè)原因設(shè)置了粘滯位。KDE可以正常啟動(dòng)之后，運(yùn)行chmod +t /tmp/.ICE-unix給.ICE_unix設(shè)置粘滯位。

[BOLD]解決庫依賴問題[/BOLD]

starce 的另一個(gè)用處是解決和動(dòng)態(tài)庫相關(guān)的問題。當(dāng)對(duì)一個(gè)可執(zhí)行文件運(yùn)行l(wèi)dd時(shí)，它會(huì)告訴你程序使用的動(dòng)態(tài)庫和找到動(dòng)態(tài)庫的位置。但是如果你正在使用一個(gè)比較老的glibc版本（2.2或更早），你可能會(huì)有一個(gè)有bug的ldd程序，它可能會(huì)報(bào)告在一個(gè)目錄下發(fā)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)庫，但是真正運(yùn)行程序時(shí)動(dòng)態(tài)連接程序（/lib/ld-linux.so.2）卻可能到另外一個(gè)目錄去找動(dòng)態(tài)連接庫。這通常因?yàn)?etc/ld.so.conf和 /etc/ld.so.cache文件不一致，或者/etc/ld.so.cache被破壞。在glibc 2.3.2版本上這個(gè)錯(cuò)誤不會(huì)出現(xiàn)，可能ld-linux的這個(gè)bug已經(jīng)被解決了。

盡管這樣，ldd并不能把所有程序依賴的動(dòng)態(tài)庫列出來，系統(tǒng)調(diào)用dlopen可以在需要的時(shí)候自動(dòng)調(diào)入需要的動(dòng)態(tài)庫，而這些庫可能不會(huì)被ldd列出來。作為glibc的一部分的NSS （Name Server Switch）庫就是一個(gè)典型的例子，NSS的一個(gè)作用就是告訴應(yīng)用程序到哪里去尋找系統(tǒng)帳號(hào)數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用程序不會(huì)直接連接到NSS庫，glibc則會(huì)通過dlopen自動(dòng)調(diào)入NSS庫。如果這樣的庫偶然丟失，你不會(huì)被告知存在庫依賴問題，但這樣的程序就無法通過用戶名解析得到用戶ID了。讓我們看一個(gè)例子：

whoami程序會(huì)給出你自己的用戶名，這個(gè)程序在一些需要知道運(yùn)行程序的真正用戶的腳本程序里面非常有用，whoami的一個(gè)示例輸出如下：
代碼：

# whoami
root

假設(shè)因?yàn)槟撤N原因在升級(jí)glibc的過程中負(fù)責(zé)用戶名和用戶ID轉(zhuǎn)換的庫NSS丟失，我們可以通過把nss庫改名來模擬這個(gè)環(huán)境：
代碼：

# mv /lib/libnss_files.so.2 /lib/libnss_files.so.2.backup
# whoami
whoami: cannot find username for UID 0

這里你可以看到，運(yùn)行whoami時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，ldd程序的輸出不會(huì)提供有用的幫助：
代碼：

# ldd /usr/bin/whoami
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x4001f000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

你只會(huì)看到whoami依賴Libc.so.6和ld-linux.so.2，它沒有給出運(yùn)行whoami所必須的其他庫。這里時(shí)用strace跟蹤whoami時(shí)的輸出：
代碼：

strace -o whoami-strace.txt whoami

open("/lib/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/i686/mmx/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat64("/lib/i686/mmx", 0xbffff190) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/i686/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat64("/lib/i686", 0xbffff190) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/mmx/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat64("/lib/mmx", 0xbffff190) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat64("/lib", {st_mode=S_IFDIR|0755, st_size=2352, ...}) = 0
open("/usr/lib/i686/mmx/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat64("/usr/lib/i686/mmx", 0xbffff190) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/usr/lib/i686/libnss_files.so.2", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)

你可以發(fā)現(xiàn)在不同目錄下面查找libnss.so.2的嘗試，但是都失敗了。如果沒有strace這樣的工具，很難發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤是由于缺少動(dòng)態(tài)庫造成的?，F(xiàn)在只需要找到libnss.so.2并把它放回到正確的位置就可以了。

[BOLD]限制strace只跟蹤特定的系統(tǒng)調(diào)用[/BOLD]

如果你已經(jīng)知道你要找什么，你可以讓strace只跟蹤一些類型的系統(tǒng)調(diào)用。例如，你需要看看在configure腳本里面執(zhí)行的程序，你需要監(jiān)視的系統(tǒng)調(diào)用就是execve。讓strace只記錄execve的調(diào)用用這個(gè)命令：

代碼：

strace -f -o configure-strace.txt -e execve ./configure

部分輸出結(jié)果為：
代碼：

2720 execve("/usr/bin/expr", ["expr", "a", ":", "(a)"], [/* 31 vars */]) = 0
2725 execve("/bin/basename", ["basename", "./configure"], [/* 31 vars */]) = 0
2726 execve("/bin/chmod", ["chmod", "+x", "conftest.sh"], [/* 31 vars */]) = 0
2729 execve("/bin/rm", ["rm", "-f", "conftest.sh"], [/* 31 vars */]) = 0
2731 execve("/usr/bin/expr", ["expr", "99", "+", "1"], [/* 31 vars */]) = 0
2736 execve("/bin/ln", ["ln", "-s", "conf2693.file", "conf2693"], [/* 31 vars */]) = 0

你已經(jīng)看到了，strace不僅可以被程序員使用，普通系統(tǒng)管理員和用戶也可以使用strace來調(diào)試系統(tǒng)錯(cuò)誤。必須承認(rèn)，strace的輸出不總是容易理解，但是很多輸出對(duì)大多數(shù)人來說是不重要的。你會(huì)慢慢學(xué)會(huì)從大量輸出中找到你可能需要的信息，像權(quán)限錯(cuò)誤，文件未找到之類的，那時(shí)strace就會(huì)成為一個(gè)有力的工具了。

標(biāo)簽：陜西宜賓賀州河源襄陽桂林錫林郭勒盟吉安

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