Linux：strace 简介

2023-12-01 20:30
文章标签 linux 简介 strace

本文主要是介绍Linux：strace 简介，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 1. 前言
  • 2. 什么是 strace ?
  • 3. 使用 strace
    • 3.1 追踪指定进程
      • 3.1.1 通过程序名追踪进程
      • 3.1.2 通过 进程 ID (PID) 追踪程序
      • 3.1.3 追踪 子进程 或 线程
    • 3.2 系统调用情况统计
    • 3.3 追踪过滤
      • 3.3.1 追踪指定的系统调用集合
      • 3.3.2 追踪对指定文件句柄集合操作的系统调用
      • 3.3.3 追踪访问指定路径的系统调用
      • 3.3.4 追踪返回成功的系统调用
      • 3.3.5 追踪返回错误码的系统调用
      • 3.3.6 指定系统调用类别
    • 3.4 输出控制
      • 3.4.1 输出时间戳
      • 3.4.2 将追踪结果写入文件
    • 3.5 其它选项
  • 4. 交叉编译 strace
  • 5. 参考资料

1. 前言

限于作者能力水平，本文可能存在谬误，因此而给读者带来的损失，作者不做任何承诺。

2. 什么是 strace ?

strace 是 Linux 下一款诊断、调试、追踪工具，它可以用来监控和获取内核的系统调用、信号投递、进程状态变更等信息。其基本实现机制是通过 ptrace() 系统调用，来获取内核相关信息。对 strace 实现原理感兴趣的读者，可直接阅读 strace 源码，或参考博文 Linux：系统调用追踪原理简析 。

3. 使用 strace

3.1 追踪指定进程

3.1.1 通过程序名追踪进程

在程序启动时，可通过 strace 跟踪程序运行期间的所有系统调用。如：

# strace ls
execve("/bin/ls", ["ls"], 0xbeb73e50 /* 12 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0xc3000
uname({sysname="Linux", nodename="(none)", ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb6f0e000
...
stat64(".", {st_mode=S_IFDIR|0755, st_size=232, ...}) = 0
openat(AT_FDCWD, ".", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC|O_DIRECTORY) = 3
getdents64(3, 0xc30b0 /* 3 entries */, 32768) = 80
lstat64("./tcp_server", {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=11192, ...}) = 0
getdents64(3, 0xc30b0 /* 0 entries */, 32768) = 0
close(3) 
...
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

上面的输出，每一行显示一个系统调用，包含系统调用名、调用参数、以及返回值(= 后的内容)，譬如输出：

openat(AT_FDCWD, ".", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC|O_DIRECTORY) = 3

表示调用了 open() ，打开的是当前目录 "." ，传递的 flags 参数为 O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC|O_DIRECTORY，返回值为 3 。

3.1.2 通过 进程 ID (PID) 追踪程序

首先找到目标进程的 PID：

# ps -ef | grep -v grep | grep InfiniteDsp160 root     ./InfiniteDsp

然后进行追踪：

# strace -p 160
strace: Process 160 attached
read(27, "\1\0\0\0", 4)                 = 4
[......]

3.1.3 追踪 子进程 或 线程

对于调用 fork() 或 clone() 等系列接口的程序，在 3.1.1，3.1.2 基础上，需再加上 -f 或 --follow-forks 命令行参数来进程追踪：

strace -f <program>
strace -fp <PID>

如有一个 PID 为 2622 的多线程程序，我们用 strace 来追踪它：

# strace -fp 2622
strace: Process 2622 attached with 4 threads
[pid  2627] restart_syscall(<... resuming interrupted poll ...> <unfinished ...>
[pid  2626] restart_syscall(<... resuming interrupted poll ...> <unfinished ...>
[pid  2625] restart_syscall(<... resuming interrupted restart_syscall ...> <unfinished ...>
[pid  2622] restart_syscall(<... resuming interrupted poll ...> <unfinished ...>
[pid  2626] <... restart_syscall resumed> ) = 0

从输出看到，PID 为 2622 的进程有 4 个线程，同时输出每行开头都带上了线程的 PID ，这样就能知道每个系统调用是由哪个线程发起的。

3.2 系统调用情况统计

通过 -c 或 -C 命令行参数，统计系统调用消耗的总时间、调用总次数、每次消耗的平均时间、出错总次数等信息，并在结束追踪时输出这些信息。-c 和 -C 的差别在于：-c 不会在追踪期间输出系统调用情况，而 -C 则相反。看一个简单的例子：

# strace -C -fp 2622
strace: Process 2622 attached with 4 threads
[pid  2626] restart_syscall(<... resuming interrupted poll ...> <unfinished ...>
[pid  2627] restart_syscall(<... resuming interrupted restart_syscall ...> <unfinished ...>
[pid  2625] restart_syscall(<... resuming interrupted restart_syscall ...> <unfinished ...>
[pid  2622] restart_syscall(<... resuming interrupted poll ...> <unfinished ...>
[pid  2626] <... restart_syscall resumed> ) = 0
[......]
^Cstrace: Process 2622 detached<detached ...>
strace: Process 2625 detached
strace: Process 2626 detached
strace: Process 2627 detached
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------84.95    0.000948         474         2           restart_syscall8.42    0.000094          47         2         2 inotify_add_watch6.63    0.000074          25         3         2 recvmsg
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.001116                     7         4 total

3.3 追踪过滤

3.3.1 追踪指定的系统调用集合

有时候并不想追踪程序所有的系统调用，通过下列选项

-e trace=syscall_set
-e t=syscall_set
--trace=syscall_set

指定想追踪或不想追踪的系统调用集合。如只想追踪程序的 open() 调用：

# strace -e t=open /bin/ls
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so.3", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/proc/filesystems", O_RDONLY)     = 3
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open(".", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_DIRECTORY|O_CLOEXEC) = 3
[......]
+++ exited with 0 +++

strace 只输出程序运行过程中所有 open() 调用。如果想追踪多个系统调用，可以用 , 分隔，如：

# strace -e t=open,read /bin/ls
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\260Z\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0`\t\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so.3", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0000\25\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\240\r\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\260`\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
open("/proc/filesystems", O_RDONLY)     = 3
read(3, "nodev\tsysfs\nnodev\trootfs\nnodev\tr"..., 1024) = 429
read(3, "", 1024)                       = 0
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
open(".", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_DIRECTORY|O_CLOEXEC) = 3
[......]
+++ exited with 0 +++

3.3.2 追踪对指定文件句柄集合操作的系统调用

通过下列选项：

-e trace-fd=set
-e trace-fds=set
-e fd=set
-e fds=set

追踪对指定文件句柄集合操作的系统调用。如追踪所有对文件句柄 3 的操作：

# strace -e fd=3 /bin/ls
read(3, "\177ELF\1\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0(\0\1\0\0\0\235h\1\0004\0\0\0"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0777, st_size=898752, ...}) = 0
mmap2(NULL, 968040, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6e01000
mmap2(0xb6ee8000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0xd7000) = 0xb6ee8000
close(3)                                = 0
getdents64(3, 0xc30b0 /* 14 entries */, 32768) = 456
getdents64(3, 0xc30b0 /* 0 entries */, 32768) = 0
close(3)                                = 0
[......]
+++ exited with 0 +++

3.3.3 追踪访问指定路径的系统调用

通过下列选项：

-P path
--trace-path=path

追踪指定访问目录的系统调用。

# strace --trace-path=/var /bin/ls /var
stat64("/var", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=672, ...}) = 0
openat(AT_FDCWD, "/var", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC|O_DIRECTORY) = 3
getdents64(3, 0xc30b0 /* 10 entries */, 32768) = 256
getdents64(3, 0xc30b0 /* 0 entries */, 32768) = 0
close(3)                                = 0
[......]
+++ exited with 0 +++

3.3.4 追踪返回成功的系统调用

通过下列选项：

-z
--successful-only

只追踪返回成功的系统调用。

3.3.5 追踪返回错误码的系统调用

通过下列选项：

-Z
--failed-only

只追踪返回错误码的系统调用。

3.3.6 指定系统调用类别

从前面知道，下列选项

-e trace=syscall_set
-e t=syscall_set
--trace=syscall_set

可以指定要追踪的系统调用集合。前面已经示范了通过具体的名字来指定集合，这里介绍通过类别指定系统调用集合的方式，即 syscall_set 还可以通过如下方式指定：

/regex : 正则表达式
%file, file: 追踪文件操作相关的系统调用(open,close,access,...)
%process, process: 追踪进程操作相关的系统调用(exec,...)
%net, %network, network: 追踪网络操作相关的系统调用(recv,...)
......

3.4 输出控制

3.4.1 输出时间戳

选项

-r 
--relative-timestamps[=precision]

输出相对时间(相对于程序启动时间)：

# strace -r /bin/ls0.000000 execve("/bin/ls", ["/bin/ls"], [/* 26 vars */]) = 00.000589 brk(NULL)                 = 0x188c0000.000323 access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)0.000285 access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)0.000209 open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 30.000335 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=100481, ...}) = 00.000566 mmap(NULL, 100481, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f9a94f300000.000304 close(3)                  = 0[......]0.000096 exit_group(0)             = ?0.000101 +++ exited with 0 +++

选项

-t
--absolute-timestamps

输出绝对时间：

# strace -t /bin/ls
11:18:35 execve("/bin/ls", ["/bin/ls"], [/* 26 vars */]) = 0
11:18:35 brk(NULL)                      = 0x14f0000
11:18:35 access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
11:18:35 access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
[......]

选项

-T
--syscall-times[=precision]

输出每个系统调用消耗的时间：

# strace -T /bin/ls
execve("/bin/ls", ["/bin/ls"], [/* 26 vars */]) = 0 <0.000381>
brk(NULL)                               = 0x1701000 <0.000126>
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory) <0.000135>
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory) <0.000094>
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 <0.000084>
[......]

3.4.2 将追踪结果写入文件

选项

-o filename
--output=filename

将追踪结果写入文件。

3.5 其它选项

strace 的更多使用方法可参考其手册 https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/strace.1.html 。

4. 交叉编译 strace

先获取 strace 源码(当前版本为 6.6)：

git clone https://gitlab.com/strace/strace.git

交叉编译 strace 源码(假定目标平台为 ARM32，交叉编译器为 arm-linux-gnueabihf-gcc)：

./bootstrap
CC=arm-linux-gnueabihf-gcc LD=arm-linux-gnueabihf-ld RANLIB=arm-linux-gnueabihf-ranlib \
./configure --prefix=$(pwd)/out --host=arm-linux-gnueabihf --target=arm-linux-gnueabihf
make && make install

将在 out 目录下生成 strace 程序：

$ tree out
out
├── bin
│   ├── strace
│   └── strace-log-merge
└── share└── man└── man1├── strace.1└── strace-log-merge.1

5. 参考资料

[1] https://strace.io/
[2] https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/strace.1.html

这篇关于Linux：strace 简介的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/442591。

相关文章

在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

《在Linux中改变echo输出颜色的实现方法》在Linux系统的命令行环境下,为了使输出信息更加清晰、突出,便于用户快速识别和区分不同类型的信息,常常需要改变echo命令的输出颜色,所以本文给大家介... 目python录在linux中改变echo输出颜色的方法技术背景实现步骤使用ANSI转义码使用tpu
阅读更多...
linux hostname设置全过程

linux hostname设置全过程

《linuxhostname设置全过程》：本文主要介绍linuxhostname设置全过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录查询hostname设置步骤其它相关点hostid/etc/hostsEDChina编程A工具license破解注意事项总结以RHE
阅读更多...
Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南

Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南

《Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南》在Linux系统管理中,压缩与传输工具是数据备份和远程协作的桥梁,而系统监控工具则是保障服务器稳定运行的眼睛,下面小编就来和大家详细介绍一下它... 目录引言一、压缩与解压：数据存储与传输的优化核心1. zip/unzip：通用压缩格式的便捷操作2.
阅读更多...
Qt QCustomPlot库简介(最新推荐)

Qt QCustomPlot库简介(最新推荐)

《QtQCustomPlot库简介(最新推荐)》QCustomPlot是一款基于Qt的高性能C++绘图库,专为二维数据可视化设计,它具有轻量级、实时处理百万级数据和多图层支持等特点,适用于科学计算、... 目录核心特性概览核心组件解析1.绘图核心 （QCustomPlot类）2.数据容器 (QCPDataC
阅读更多...
Linux中SSH服务配置的全面指南

Linux中SSH服务配置的全面指南

《Linux中SSH服务配置的全面指南》作为网络安全工程师,SSH（SecureShell）服务的安全配置是我们日常工作中不可忽视的重要环节,本文将从基础配置到高级安全加固,全面解析SSH服务的各项参... 目录概述基础配置详解端口与监听设置主机密钥配置认证机制强化禁用密码认证禁止root直接登录实现双因素
阅读更多...
在Linux终端中统计非二进制文件行数的实现方法

在Linux终端中统计非二进制文件行数的实现方法

《在Linux终端中统计非二进制文件行数的实现方法》在Linux系统中,有时需要统计非二进制文件（如CSV、TXT文件）的行数,而不希望手动打开文件进行查看,例如,在处理大型日志文件、数据文件时,了解... 目录在linux终端中统计非二进制文件的行数技术背景实现步骤1. 使用wc命令2. 使用grep命令
阅读更多...
Linux如何快速检查服务器的硬件配置和性能指标

Linux如何快速检查服务器的硬件配置和性能指标

《Linux如何快速检查服务器的硬件配置和性能指标》在运维和开发工作中,我们经常需要快速检查Linux服务器的硬件配置和性能指标,本文将以CentOS为例,介绍如何通过命令行快速获取这些关键信息,... 目录引言一、查询CPU核心数编程（几C？）1. 使用 nproc（最简单）2. 使用 lscpu（详细信
阅读更多...
linux重启命令有哪些? 7个实用的Linux系统重启命令汇总

linux重启命令有哪些? 7个实用的Linux系统重启命令汇总

《linux重启命令有哪些?7个实用的Linux系统重启命令汇总》Linux系统提供了多种重启命令，常用的包括shutdown-r、reboot、init6等，不同命令适用于不同场景，本文将详细... 在管理和维护 linux 服务器时，完成系统更新、故障排查或日常维护后，重启系统往往是必不可少的步骤。本文
阅读更多...
基于Linux的ffmpeg python的关键帧抽取

基于Linux的ffmpeg python的关键帧抽取

《基于Linux的ffmpegpython的关键帧抽取》本文主要介绍了基于Linux的ffmpegpython的关键帧抽取,实现以按帧或时间间隔抽取关键帧,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学... 目录1.FFmpeg的环境配置1) 创建一个虚拟环境envjavascript2) ffmpeg-py
阅读更多...
Linux脚本(shell)的使用方式

Linux脚本(shell)的使用方式

《Linux脚本(shell)的使用方式》：本文主要介绍Linux脚本(shell)的使用方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录概述语法详解数学运算表达式Shell变量变量分类环境变量Shell内部变量自定义变量：定义、赋值自定义变量：引用、修改、删
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2