1 功能说明

strace 命令是一种强大的工具, 能够显示任何由用户空间程式发出的系统调用. 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, 而且无需以任何特别的方式来构建内核. strace 的每一行输出包括系统调用名称, 然后是参数和返回值.

下面记录几个常用option:

-f -F选项告诉strace同时跟踪fork和vfork出来的进程

-o xxx.txt 输出到某个文档.

-e execve 只记录 execve 这类系统调用.

2 详细用法

usage: strace [-dffhiqrtttTvVxx] [-a column] [-e expr] ... [-o file]

[-p pid] ... [-s strsize] [-u username] [-E var=val] ...

[command [arg ...]]

or: strace -c [-e expr] ... [-O overhead] [-S sortby] [-E var=val] ...

[command [arg ...]]

-c -- count time, calls, and errors for each syscall and report summary

-f -- follow forks, -ff -- with output into separate files

-F -- attempt to follow vforks, -h -- print help message

-i -- print instruction pointer at time of syscall

-q -- suppress messages about attaching, detaching, etc.

-r -- print relative timestamp, -t -- absolute timestamp, -tt -- with usecs

-T -- print time spent in each syscall, -V -- print version

-v -- verbose mode: print unabbreviated argv, stat, termio[s], etc. args

-x -- print non-ascii strings in hex, -xx -- print all strings in hex

-a column -- alignment COLUMN for printing syscall results (default 40)

-e expr -- a qualifying expression: option=[!]all or option=[!]val1[,val2]...

options: trace, abbrev, verbose, raw, signal, read, or write

-o file -- send trace output to FILE instead of stderr

-O overhead -- set overhead for tracing syscalls to OVERHEAD usecs

-p pid -- trace process with process id PID, may be repeated

-s strsize -- limit length of print strings to STRSIZE chars (default 32)

-S sortby -- sort syscall counts by: time, calls, name, nothing (default time)

-u username -- run command as username handling setuid and/or setgid

-E var=val -- put var=val in the environment for command

-E var -- remove var from the environment for command

3 参数说明

-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,以秒了表示时间.

-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.格式如下:

[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以外的其它调用.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 等与 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.

3 用strace调试程序

在理想世界里, 每当一个程序不能正常执行一个功能 时, 它就会给出一个有用的错误提示, 告诉在足够的改正错误的线索. 但遗憾的是, 我们不是生活在理想世界里, 起码不总是生活在理想世界里. 有时 候一个程序出现了问题, 无法找到原因. 这就是调试程序出现的原因. strace是一个必不可少的调试工具, strace用来监视系统调用. 不仅 可以调试一个新开始的程序, 也可以调试一个已经在运行的程序(把strace绑定到一个已有的PID上 面).

首先让我们看一个真实的例子:

启动KDE时出现问题, 前一段时间, 我在启动KDE的时候出了问题, KDE 的错误信息无法给我任何有帮助的线索.

_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.

对我来说这个错误信息没有太多意义, 只是一个对KDE 来说至关重要的负责进程间通信的程序无法启动. 我还可以知道这个错误和ICE协议(Inter Client Exchange)有关, 除此之 外, 我不知道什么是KDE启动出错的原因. 我决定采用strace看一下在启动 dcopserver时到底程序做了什么:

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

这里 -f -F选项告诉strace同时跟踪fork 和vfork出来的进程, -o选项把所有strace输出写到~/dcop-strace.txt里 面, dcopserver是要启动和调试的程 序. 再次出现错误之后, 我检查了错误输出文件dcop-strace.txt, 文件里有很多系统调用的记录. 在程序运行出错前的有关记录如下:

其中第一行显示程序试图创建/tmp/.ICE- unix目录, 权限为0777, 这个操作因为目录已经存在而失败了. 第二个系统调用(lstat64)检查了目录状态, 并显示这个目录的权限是 0755, 这里出现了第一个程序运行错误的线索: 程序试图创建属性为0777的目录, 但是已经存在了一个属性为 0755的目录. 第三个系统调用 (unlink)试图删除一个文件, 但是这个文件并不存在. 这并不奇怪, 因为这个操作只是试图删掉可能存在的老文件.

但是, 第四行确认了错误所在. 它试图绑定到/tmp /.ICE-unix/dcop27207-1066844596, 但是出现了拒绝访问错误. ICE_unix目录的用户和组都是root, 并且只 有所有者具有写权限. 一个非root用户无法在这个目录下面建立文件, 如果把目录属性改成0777,  则前面的操作有可能可以执行, 而这正是第一 步错误出现时进行过的操作.

所以我运行了chmod 0777 /tmp /.ICE-unix之后KDE就可以正常启动了, 问题解决了, 用strace进行跟踪调试只需要花很短的几分钟时间跟踪程序运行, 然后检查并分析 输出文件.

说明: 运行chmod 0777只是一个测试, 一般 不要把一个目录设置成所有用户可读写, 同时不设置粘滞位(sticky bit). 给目录设置粘滞位可以阻止一个用户随意删除可写目录下面其它人的文 件. 一般会发现/tmp目录因为这个原因设置了粘滞位. KDE可以正常启动之后, 运行chmod +t /tmp/.ICE-unix 给.ICE_unix设置粘滞位.

2 用strace解决库依赖问题

starce 的另一个用处是解决和动态库相关的问题. 当对一个可执行文件运行ldd 时, 它会告诉程序使用的动态库和找到动态库的位置. 但是如果正在使用一个比较老的glibc版本(2.2或更早), 可能会有一个有bug的ldd程 序, 它可能会报告在一个目录下发现一个动态库, 但是真正运行程序时动态连接程序 (/lib/ld-linux.so.2)却可能到另外一个目录去找 动态连接库. 这通常因为/etc/ld.so.conf和 /etc/ld.so.cache文件不一致, 或者/etc/ld.so.cache被破 坏. 在glibc 2.3.2版本上这个错误不会出现, 可能ld-linux的这个bug已经被解决了.

尽管这样, ldd并不能把所有程序依赖的动态库列出 来, 系统调用dlopen可以在需要的时候自动调入需要的动态库, 而这些库可能不会被ldd列出来. 作为glibc的一部分的 NSS(Name Server Switch)库就是一个典型的例子, NSS的一个作用就是告诉应用程序到哪里去寻找系统帐号数据库. 应用程序不会 直接连接到NSS库, glibc则会通 过dlopen自动调入NSS库. 如果这样的库偶然丢失, 不会被告知存在库依赖问题, 但这样的程序就无法 通过用户名解析得到用户ID了.

让我 们看一个例子:

whoami程序会给出自己的用户名, 这个程序在一些 需要知道运行程序的真正用户的脚本程序里面非常有用, whoami的一个示 例输出如下:

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"}, 38) = -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

假设因为某种原因在升级 glibc的过程中负责用户名 和用户ID转换的库NSS丢失, 我们可以通过把nss库改名来模拟这个环境:

# whoami
root

这里可以看到, 运行whoami时出现了错 误, ldd程序的输出不会提供有用的帮助:

只会看到whoami依赖Libc.so.6和ld-linux.so.2, 它没有给出运行 whoami所必须的其它库. 这里时用strace跟踪 whoami时的输出:

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

可以发现在不同目录下面查找libnss.so.2的尝 试, 但是都失败了. 如果没有strace这样的工具, 很难发现这个错误是由于缺少动态库造成的. 现在只需要找到libnss.so.2并把它放回 到正确的位置就可以了.

3 限制strace只跟踪特定的系统调用

如果 已经知道要找什么, 可以让strace只跟踪一些类型的系统调用. 例如, 需要看看在configure脚本里面执行的程序, 需要监视的系统调用就 是execve. 让strace只记录execve的调用用这个命令:

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

部分输出结果为:

已经看到了, strace不仅可以被程序员使用, 普 通系统管理员和用户也可以使用strace来调试系统错误. 必须承认, strace的输出不总是容易理解, 但是很多输出对大多数人来说是不重要 的. 会慢慢学会从大量输出中找到可能需要的信息, 像权限错误, 文件未找到之类的, 那时strace就会成为一个有力的工具了.