linux strace调式定位系统问题

strace 的基本功能

strace 的主要功能包括：

跟踪系统调用：显示进程执行时调用的系统函数及其参数和返回值。
监控信号：记录进程接收到的信号。
性能分析：统计系统调用的执行时间和次数。
调试支持：帮助定位程序崩溃、性能瓶颈或其他异常行为。
strace 的常用参数
以下是 strace 常用参数及其功能：
-p <PID>：跟踪指定进程 ID 的系统调用。
-c：统计系统调用的执行时间、次数和错误次数。
-e <事件>：指定要跟踪的事件类型，例如 -e trace=open,read,write。
-f：跟踪由 fork() 创建的子进程。
-t：在输出中显示时间戳（秒）。
-tt：显示更精确的时间戳（包括微秒）。
-T：显示每个系统调用花费的时间。
-d：输出 strace 本身的调试信息。

1，查看某个函数的调用情况：

strace -e trace=function, function2 -p $pid
root@ubuntu:/home/lark# strace -e trace=epoll_wait -p 1051

strace: Process 1051 attached

epoll_wait(3,
$\], 1, 10000) = 0 epoll_wait(3, \[\], 1, 10000) = 0 epoll_wait(3,$

2，系统调用 strace ls

lark@ubuntu:~$ strace ls

execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffe76d6d020 /* 48 vars */) = 0

brk(NULL) = 0x55dca912f000

arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7fffb5cf4f70) = -1 EINVAL (Invalid argument)

access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)

openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0

mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f7aac2b7000

close(3) = 0

mprotect(0x7f7aac290000, 135168, PROT_NONE) = 0

pread64(3,"\4\0\0\0\24\0\0\0\3\0\0\0GNU\0\\\373\211m\324\17\220\252\214l\213\270V\0M\37"..., 68, 824) = 68

mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f7aabfdc000

arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f7aabfdd400) = 0

mprotect(0x7f7aac280000, 16384, PROT_READ) = 0

munmap(0x7f7aac2b7000, 89543) = 0

set_tid_address(0x7f7aabfdd6d0) = 2021

set_robust_list(0x7f7aabfdd6e0, 24) = 0

rt_sigaction(SIGRT_1, {sa_handler=0x7f7aabfe4c90, sa_mask=[], sa_flags=SA_RESTORER|SA_RESTART|SA_SIGINFO, sa_restorer=0x7f7aabff2420}, NULL, 8) = 0

rt_sigprocmask(SIG_UNBLOCK, [RTMIN RT_1], NULL, 8) = 0

prlimit64(0, RLIMIT_STACK, NULL, {rlim_cur=8192*1024, rlim_max=RLIM64_INFINITY}) = 0

statfs("/sys/fs/selinux", 0x7fffb5cf4ec0) = -1 ENOENT (No such file or directory)

brk(NULL) = 0x55dca912f000

brk(0x55dca9150000) = 0x55dca9150000

openat(AT_FDCWD, "/proc/filesystems", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0444, st_size=0, ...}) = 0

read(3, "nodev\tsysfs\nnodev\ttmpfs\nnodev\tbd"..., 1024) = 387

read(3, "", 1024) = 0

ioctl(1, TIOCGWINSZ, {ws_row=45, ws_col=203, ws_xpixel=0, ws_ypixel=0}) = 0

getdents64(3, /* 24 entries */, 32768) = 768

close(3) = 0

fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(0x88, 0), ...}) = 0

write(1, "1.txt Desktop\tDocuments Downlo"..., 871.txt Desktop Documents Downloads Music Pictures Public share Templates Videos

) = 87

close(1) = 0

close(2) = 0

exit_group(0) = ?

+++ exited with 0 +++

3，监控信号：strace -p pid -e trace=signal -e trace=sigsegv

示例 1：监控进程接收到的所有信号

假设进程 ID 为 1234，可以使用以下命令：

strace -p 1234 -e trace=signal -e trace=sigsegv
lark@ubuntu:~ $kill -9 3242 lark@ubuntu:\~$ strace -p 3242 -e trace=signal

strace: Process 3242 attached

+++ killed by SIGKILL +++

参数trace=sigsegv可选择。

4，查看耗时 strace -T ls

ark@ubuntu:~$ strace -T ls

execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffe710124f8 /* 49 vars */) = 0 <0.000544>

brk(NULL) = 0x56352a5b2000 <0.000145>

arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffe72b0ca50) = -1 EINVAL (Invalid argument) <0.000143>

access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory) <0.000188>

openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 <0.000167>

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0 <0.000144>

mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f9c94839000 <0.000328>

close(3) = 0 <0.000112>

openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 <0.000093>

read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0@p\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832 <0.000059>

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=163200, ...}) = 0 <0.000096>

mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f9c94837000 <0.000060>

mmap(NULL, 174600, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f9c9480c000 <0.000061>

查看ls系统的耗时 strace -tt ls,使用 -tt 显示微秒级时间戳

lark@ubuntu:~$ strace -tt ls

07:03:25.416052 execve("/usr/bin/ls", ["ls"], 0x7ffc6f804288 /* 49 vars */) = 0

07:03:25.416881 brk(NULL) = 0x56445be62000

07:03:25.417351 arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffccbd1e540) = -1 EINVAL (Invalid argument)

07:03:25.418487 access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)

07:03:25.418825 openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

07:03:25.419105 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=89543, ...}) = 0

07:03:25.419404 mmap(NULL, 89543, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f1ede6b8000

07:03:25.419930 close(3) = 0

07:03:25.420121 openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

07:03:25.420316 read(3, "\177ELF\2\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0@p\0\0\0\0\0\0"..., 832) = 832

07:03:25.420479 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=163200, ...}) = 0

5,系统调用次数统计

strace -c 参数能够对程序执行过程中的系统调用进行统计分析，输出以下信息：

调用次数：每个系统调用被调用的总次数。
错误次数：每个系统调用失败的次数。
总耗时：每个系统调用所消耗的总时间。

strace -c ./my_program

查看my_program（while（1）循环函数）的调用次数

lark@ubuntu:~$ strace -c ./a.out

^Cstrace: Process 3382 detached

% time seconds usecs/call calls errors syscall

0.00 0.000000 0 1 read

0.00 0.000000 0 2 close

0.00 0.000000 0 2 fstat

0.00 0.000000 0 7 mmap

0.00 0.000000 0 3 mprotect

0.00 0.000000 0 1 munmap

0.00 0.000000 0 1 brk

0.00 0.000000 0 6 pread64

0.00 0.000000 0 1 1 access

0.00 0.000000 0 1 execve

0.00 0.000000 0 2 1 arch_prctl

0.00 0.000000 0 2 openat

100.00 0.000000 29 2 total

6,strace 的 -d 参数用于输出调试信息，帮助用户更清晰地理解系统调用的细节。这些信息包括：

系统调用的名称和参数。
调用的返回值。
错误信息（如果有）。
时间戳（如果与 -tt 参数结合使用）。