我有分寸
[译文]strace:系统调用跟踪与信号报告工具
原文出处：http://linuxgazette.net/148/saha.html
原文作者：Amit Kumar Saha and Sayantini Ghosh
翻译时间：2008年3月3日
译者：王旭 <gnawux (at) gmail.com>
译者按：翻译篇文章换换心情，strace 是个有用的工具，LinuxGazette 是个不错的杂志，本文也希望你喜欢。
了解一切是怎么运转的是件有趣的事情。所有的C程序员们都知道，在他们的C程序的“输入-处理-输出”周期中用到了很多系统调用 。 看看程序中到底哪些系统调用被用到了无疑是件很让人兴奋的事情。本文就是关于这个话题的，让我们开始吧。
何为 ’strace’?
’strace’ 是一个用于在运行时跟踪进程调用的系统调用的工具。它同时报告进程收到的信号（或软中断） 。
根据手册页，在最简单的情况下，“strace 运行指定的命令直到该命令执行完成。它截获并记录进程调用的系统调用和收到的信号。”
直接在终端中敲入”strace”命令就可以看到它的各个开关和选项：
$ strace
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
[[[etc.]]]
跟踪系统调用
先从一个简单的例子开始。考虑如下C代码（清单1）：
/* Listing 1*/
#include <stdio.h>
int main()
{
return 0;
}
假设编译好的目标文件名为’temp.o’。如下运行：
$strace ./temp.o
将会得到如下跟踪结果输出：
execve("./temp.o", ["./temp.o"], [/* 36 vars */]) = 0
brk(0) = 0x804a000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
mmap2(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7fba000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=68539, ...}) = 0
mmap2(NULL, 68539, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb7fa9000
close(3) = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6", O_RDONLY) = 3
read(3, "177ELF111331`100"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=1307104, ...}) = 0
mmap2(NULL, 1312164, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb7e68000
mmap2(0xb7fa3000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x13b) = 0xb7fa3000
mmap2(0xb7fa6000, 9636, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7fa6000
close(3) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7e67000
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xb7e676c0, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
mprotect(0xb7fa3000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0xb7fa9000, 68539) = 0
exit_group(0) = ?
Process 8909 detached
现在，我们来理论联系实际一下。
我们知道，当用户输入命令或可执行文件来运行的时候，系统会制造一个“子”Shell，并用这个子Shell来运行程序。这是通过系统调用”execve”来实现的。因此，跟踪结果是以如下内容开始的：
execve("./temp.o", ["./temp.o"], [/* 36 vars */]) = 0
接下来，进程调用 ‘brk()’, ‘open’,'access’, ‘open’, ‘close’ 知道最终进程从 shell 中分离并使用”exit_group(0)”推出。
如上，跟踪过程显示了系统调用及其返回值。
strace的信号报告功能
下面来看一下”strace”的信号报告功能。考虑如下C代码（列表2）：
/*Listing 2*/
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
for(i=0;i>=0;i++)
printf("infinityn");
return 0;
}
假设编译输出的可执行文件为”temp-1.o”。如下运行：
$ strace -o trace.txt ./temp-1.o
这里，”-o”开关将把跟踪结果保存到”trace.txt”文件。
这里，你将会看到”write()”系统调用将不停地被调用，现在，用”ctrl-c”来结束这个进程
[[[...]]]
write(1, "tyninfinityninfinityninfinitynin"..., 1024) = 1024
write(1, "nityninfinityninfinityninfinityn"..., 1024) = 1024
write(1, "finityninfinityninfinityninfinit"..., 1024) = 1024
write(1, "infinityninfinityninfinityninfin"..., 1024) = 1024
write(1, "yninfinityninfinityninfinityninf"..., 1024) = 1024
write(1, "ityninfinityninfinityninfinityni"..., 1024) = 1024
write(1, "inityninfinityninfinityninfinity"..., 1024) = 1024
write(1, "nfinityninfinityninfinityninfini"..., 1024) = 1024
write(1, "ninfinityninfinityninfinityninfi"..., 1024) = 1024
write(1, "tyninfinityninfinityninfinitynin"..., 1024) = 1024
write(1, "nityninfinityninfinityninfinityn"..., 1024) = 1024
write(1, "finityninfinityninfinityninfinit"..., 1024) = 1024
write(1, "infinityninfinityninfinityninfin"..., 1024) = 1024
write(1, "yninfinityninfinityninfinityninf"..., 1024) = 1024
[[[etc.]]]
现在，查看”trace.txt”
$cat trace.txt
其中的最后几行应该是：
--- SIGINT (Interrupt) @ 0 (0) ---
+++ killed by SIGINT +++
因为我们使用”ctrl-c”结束了进程，于是信号 SIGINT 被发送给进程 ，正如”strace”所输出的一样。
收集系统调用相关的统计信息
使用”strace”，还可以对跟踪的系统调用进行一些简单的统计。这通过”-c”开关实现。例如：
$ strace -o trace-1.txt -c ./temp-1.o # 运行上述可执行程序 'temp-1.o'
$ cat trace-1.txt
% time seconds usecs/call calls errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00 0.007518 0 46702 write
0.00 0.000000 0 1 read
0.00 0.000000 0 2 open
0.00 0.000000 0 2 close
0.00 0.000000 0 1 execve
0.00 0.000000 0 3 3 access
0.00 0.000000 0 1 brk
0.00 0.000000 0 1 munmap
0.00 0.000000 0 1 mprotect
0.00 0.000000 0 7 mmap2
0.00 0.000000 0 3 fstat64
0.00 0.000000 0 1 set_thread_area
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00 0.007518 46725 3 total
如上，在其他输出信息之外，同时还输出了系统调用的统计信息，”write()”系统调用（一共运行了46702次），花去了进程的绝大部分时间（100%）。
后记
本文对”strace”的一些基本功能进行了简单的介绍。这个工具在进行可执行程序的bug寻找、寻找程序崩溃点的时候非常有用。使用 “strace”，可以极大地缩小问题可能发生的范围。
与 ‘GNU Debugger’ (gdb) 和 ‘ltrace’一起，”strace” 为 Linux 程序员提供了强大的调试能力。