原文地址：http://www.dbabeta.com/2009/strace.html
什么是strace
打開man strace，我們能看到對strace的最簡潔的介紹就是”strace – trace system calls and signals”。實際上strace是一個集診斷、調試、統計與一體的工具，我們可以使用strace對應用的系統調用和信號傳遞的跟蹤結果來對應用進行分析，以達到解決問題或者是了解應用工作過程的目的。當然strace與專業的調試工具比如說gdb之類的是沒法相比的，因為它不是一個專業的調試器。
strace的最簡單的用法就是執行一個指定的命令，在指定的命令結束之后它也就退出了。在命令執行的過程中，strace會記錄和解析命令進程的所有系統調用以及這個進程所接收到的所有的信號值。
命令的使用方法如下
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strace [ -dffhiqrtttTvxx ] [ -acolumn ] [ -eexpr ] ...
[ -ofile ] [-ppid ] ... [ -sstrsize ] [ -uusername ]
[ -Evar=val ] ... [ -Evar ]...
[command[ arg ... ] ]
strace -c [ -eexpr ] ... [ -Ooverhead ] [ -Ssortby ]
[command[ arg... ] ]
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strace的基本用法
追蹤系統調用
現在我們做一個很簡單的程序來演示strace的基本用法。這個程序的C語言代碼如下：
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# filename test.c
#include <stdio.h>
int main()
{
inta;
scanf("%d", &a);
printf("%09d\n", a);
return0;
}
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然后我們用gcc -o test test.c編譯一下，得到一個可執行的文件test。然后用strace調用執行
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strace ./test
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執行期間會要求你輸入一個整數，我們輸入99，最后得到如下的結果：
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//直接執行test的結果
oracle@orainst[orcl]:~ $./test
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// 執行的結果
99
000000099
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//通過strace執行test的結果
oracle@orainst[orcl]:~ $strace ./test
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// strace的trace結果
execve("./test", ["./test"], [/* 41 vars */]) = 0
uname({sys="Linux", node="orainst.desktop.mycompany.com", ...}) = 0
brk(0) = 0x8078000
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=65900, ...}) = 0
old_mmap(NULL, 65900, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xbf5ef000
close(3) = 0
open("/lib/tls/libc.so.6", O_RDONLY) = 3
read(3,"\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\200X\1"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1571692, ...}) = 0
old_mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5ee000
old_mmap(NULL, 1275340, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xa02000
old_mmap(0xb34000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, 3, 0x132000) = 0xb34000
old_mmap(0xb37000, 9676, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb37000
close(3) = 0
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xbf5ee740, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
munmap(0xbf5ef000, 65900) = 0
fstat64(0, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5ff000
read(0, 99
"99\n", 1024) = 3
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5fe000
write(1,"
000000099\n", 10000000099
) = 10
munmap(0xbf5fe000, 4096) = 0
exit_group(0) = ?
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從trace結構可以看到，系統首先調用execve開始一個新的進行，接着進行些環境的初始化操作，最后停頓在”read(0,”上面，這也就是執行到了我們的scanf函數，等待我們輸入數字呢，在輸入完99之后，在調用write函數將格式化后的數值”000000099″輸出到屏幕，最后調用exit_group退出進行，完成整個程序的執行過程。
跟蹤信號傳遞
我們還是使用上面的那個test程序，來觀察進程接收信號的情況。還是先strace ./test，等到等待輸入的畫面的時候不要輸入任何東西，然后打開另外一個窗口，輸入如下的命令
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killall test
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這時候就能看到我們的程序推出了，最后的trace結果如下：
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oracle@orainst[orcl]:~
$strace ./test
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execve("./test", ["./test"], [/* 41 vars */]) = 0
uname({sys="Linux", node="orainst.desktop.mycompany.com", ...}) = 0
brk(0) = 0x9ae2000
old_mmap(NULL, 65900, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xbf5ef000
close(3) = 0
open("/lib/tls/libc.so.6", O_RDONLY) = 3
read(3,"\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\200X\1"..., 512) = 512
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1571692, ...}) = 0
old_mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5ee000
old_mmap(NULL, 1275340, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x2e9000
old_mmap(0x41b000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, 3, 0x132000) = 0x41b000
old_mmap(0x41e000, 9676, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x41e000
close(3) = 0
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xbf5ee740, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
munmap(0xbf5ef000, 65900) = 0
fstat64(0, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5ff000
read(0, 0xbf5ff000, 1024) = ? ERESTARTSYS (To be restarted)
--- SIGTERM (Terminated) @ 0 (0) ---
+++ killed by SIGTERM +++
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trace中很清楚的告訴你test進程”+++ killed by SIGTERM +++”。
系統調用統計
strace不光能追蹤系統調用，通過使用參數-c，它還能將進程所有的系統調用做一個統計分析給你，下面就來看看strace的統計，這次我們執行帶-c參數的strace：
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strace -c ./test
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最后能得到這樣的trace結果：
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oracle@orainst[orcl]:~
$strace -c ./test
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execve("./test", ["./test"], [/* 41 vars */]) = 0
% time seconds usecs/call calls errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
45.90 0.000140 5 27 25 open
34.43 0.000105 4 24 21 stat64
7.54 0.000023 5 5 old_mmap
2.62 0.000008 8 1 munmap
1.97 0.000006 6 1 uname
1.97 0.000006 2 3 fstat64
1.64 0.000005 3 2 1 read
1.31 0.000004 2 2 close
0.98 0.000003 3 1 brk
0.98 0.000003 3 1 mmap2
0.66 0.000002 2 1 set_thread_area
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00 0.000305 68 47 total
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這里很清楚的告訴你調用了那些系統函數，調用次數多少，消耗了多少時間等等這些信息，這個對我們分析一個程序來說是非常有用的。
常用參數說明
除了-c參數之外，strace還提供了其他有用的參數給我們，讓我們能很方便的得到自己想要的信息，下面就對那些常用的參數一一做個介紹。
重定向輸出
參數-o用在將strace的結果輸出到文件中，如果不指定-o參數的話，默認的輸出設備是STDERR，也就是說使用”-o filename”和” 2>filename”的結果是一樣的。
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# 這兩個命令都是將strace結果輸出到文件test.txt中
strace -c -o test.txt ./test
strace -c ./test 2>test.txt
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對系統調用進行計時
strace可以使用參數-T將每個系統調用所花費的時間打印出來，每個調用的時間花銷現在在調用行最右邊的尖括號里面。
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oracle@orainst[orcl]:~
$strace -T ./test
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// 這里只摘錄部分結果
read(0, 1
"1\n", 1024) = 2 <2.673455>
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0 <0.000014>
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xbf5fe000 <0.000017>
write(1,"000000001\n", 10000000001
) = 10 <0.000016>
munmap(0xbf5fe000, 4096) = 0 <0.000020>
exit_group(0) = ?
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系統調用的時間
這是一個很有用的功能，strace會將每次系統調用的發生時間記錄下來，只要使用-t/tt/ttt三個參數就可以看到效果了，具體的例子可以自己去嘗試。
| 參數名 | 輸出樣式 | 說明 |
|---|---|---|
| -t | 10:33:04 exit_group(0) | 輸出結果精確到秒 |
| -tt | 10:33:48.159682 exit_group(0) | 輸出結果精確到微妙 |
| -ttt | 1262169244.788478 exit_group(0) | 精確到微妙，而且時間表示為unix時間戳 |
截斷輸出
-s參數用於指定trace結果的每一行輸出的字符串的長度，下面看看test程序中-s參數對結果有什么影響，現指定-s為20，然后在read的是是很我們輸入一個超過20個字符的數字串
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strace -s 20 ./test
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read(0, 2222222222222222222222222 // 我們輸入的2一共有25個
"22222222222222222222"..., 1024) = 26 // 而我們看到的結果中2只有20個
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trace一個現有的進程
strace不光能自己初始化一個進程進行trace，還能追蹤現有的進程，參數-p就是取這個作用的，用法也很簡單，具體如下。
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strace -p pid
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綜合例子
說了那么多的功能和參數，現在我們來一個實用點的，就是研究下Oracle的lgwr進程，看看這個進程是不是像文檔所說的那樣沒3s鍾寫一次log文件，考慮到lgwr寫日志的觸發條件比較多，我們需要找一個空閑的Oracle實例做這個實驗。
我們先要得到lgwr進程的pid，運行下面的命令
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ps -ef|grep lgwr
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oracle 5912 1 0 Nov12 ? 00:14:56 ora_lgwr_orcl
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得到lgwr的pid是5912，現在啟動strace，然后將trace的幾個輸出到lgwr.txt文件中，執行下面的命令
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strace -tt -s 10 -o lgwr.txt -p 5912
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過一會之后停止strace，然后查看結果。由於輸出的結果比較多，為了方便我們只看Oracle寫入log文件時用的pwrite函數的調用
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grep 'pwrite\(20' lgwr.txt
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等等，為什么grep的時候用的是”pwrite(2″呢？，因為我知道我這個機器打開的當前的log文件的句柄編號都是2開始的。具體查找方法是先使用下面的語句找出當前活動的日志文件都有哪些：
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select member, v$log.status from v$log, v$logfile
where v$log.group#=v$logfile.group#;
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得到
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MEMBER STATUS
-------------------------------------------------- ----------------
/db/databases/orcl/redo-01-a/redo-t01-g03-m1.log INACTIVE
/db/databases/orcl/redo-03-a/redo-t01-g03-m2.log INACTIVE
/db/databases/orcl/redo-02-a/redo-t01-g02-m1.log CURRENT
/db/databases/orcl/redo-04-a/redo-t01-g02-m2.log CURRENT
/db/databases/orcl/redo-01-a/redo-t01-g01-m1.log INACTIVE
/db/databases/orcl/redo-03-a/redo-t01-g01-m2.log INACTIVE
/db/databases/orcl/redo-02-a/redo-t01-g04-m1.log INACTIVE
/db/databases/orcl/redo-04-a/redo-t01-g04-m2.log INACTIVE
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然后到/proc中去找打開文件的句柄：
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ll/proc/.5912/fd/
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得到
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lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 18 ->/db/databases/orcl/redo-01-a/redo-t01-g01-m1.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 19 ->/db/databases/orcl/redo-03-a/redo-t01-g01-m2.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55
20 ->/db/databases/orcl/redo-02-a/redo-t01-g02-m1.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55
21 ->/db/databases/orcl/redo-04-a/redo-t01-g02-m2.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 22 ->/db/databases/orcl/redo-01-a/redo-t01-g03-m1.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 23 ->/db/databases/orcl/redo-03-a/redo-t01-g03-m2.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 24 ->/db/databases/orcl/redo-02-a/redo-t01-g04-m1.log
lrwx------ 1 oracle dba 64 Dec 30 10:55 25 ->/db/databases/orcl/redo-04-a/redo-t01-g04-m2.log
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現在能看到我機器當前日志文件的句柄分別是20和21。
現在我們得到如下結果
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11:13:55.603245 pwrite(20,"\1\"\0\0J!"..., 1536, 4363264) = 1536
11:13:55.603569 pwrite(21,"\1\"\0\0J!"..., 1536, 4363264) = 1536
11:13:55.606888 pwrite(20,"\1\"\0\0M!"..., 1536, 4364800) = 1536
11:13:55.607172 pwrite(21,"\1\"\0\0M!"..., 1536, 4364800) = 1536
11:13:55.607934 pwrite(20,"\1\"\0\0P!"..., 1536, 4366336) = 1536
11:13:55.608199 pwrite(21,"\1\"\0\0P!"..., 1536, 4366336) = 1536
11:13:55.610260 pwrite(20,"\1\"\0\0S!"..., 1536, 4367872) = 1536
11:13:55.610530 pwrite(21,"\1\"\0\0S!"..., 1536, 4367872) = 1536
11:14:00.602446 pwrite(20,"\1\"\0\0V!"..., 1536, 4369408) = 1536
11:14:00.602750 pwrite(21,"\1\"\0\0V!"..., 1536, 4369408) = 1536
11:14:00.606386 pwrite(20,"\1\"\0\0Y!"..., 1536, 4370944) = 1536
11:14:00.606676 pwrite(21,"\1\"\0\0Y!"..., 1536, 4370944) = 1536
11:14:00.607900 pwrite(20,"\1\"\0\0\\"..., 1024, 4372480) = 1024
11:14:00.608161 pwrite(21,"\1\"\0\0\\"..., 1024, 4372480) = 1024
11:14:00.608816 pwrite(20,"\1\"\0\0^!"..., 1024, 4373504) = 1024
11:14:00.609071 pwrite(21,"\1\"\0\0^!"..., 1024, 4373504) = 1024
11:14:00.611142 pwrite(20,"\1\"\0\0`!"..., 1536, 4374528) = 1536
11:14:00.611454 pwrite(21,"\1\"\0\0`!"..., 1536, 4374528) = 1536
11:14:05.602804 pwrite(20,"\1\"\0\0c!"..., 1024, 4376064) = 1024
11:14:05.603119 pwrite(21,"\1\"\0\0c!"..., 1024, 4376064) = 1024
11:14:05.607731 pwrite(20,"\1\"\0\0e!"..., 1024, 4377088) = 1024
11:14:05.608020 pwrite(21,"\1\"\0\0e!"..., 1024, 4377088) = 1024
11:14:05.608690 pwrite(20,"\1\"\0\0g!"..., 1024, 4378112) = 1024
11:14:05.608962 pwrite(21,"\1\"\0\0g!"..., 1024, 4378112) = 1024
11:14:05.611022 pwrite(20,"\1\"\0\0i!"..., 1536, 4379136) = 1536
11:14:05.611283 pwrite(21,"\1\"\0\0i!"..., 1536, 4379136) = 1536
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很遺憾的是我們看到的寫日志文件的操作是每5s進行一次，可能是因為這個系統空閑的原因？這個還需要再研究一下。
延伸閱讀
- Introducing strace
- Linux隨機數發生器導致Apache進程全部Block的問題追查