Linux服务器排障利器strace

strace是一个有用的小工具，它可以通过跟踪系统调用来让你知道一个程序在后台所做的事情。Strace是一个基础的调试工具，在大多数Linux系统上默认已经安装；但是即便你不是在跟踪一个问题的时候它也是一个极好的软件。它能告诉你很多关于一个Linux程序怎样工作的信息。

一个系统调用就是一个从应用程序到内核的消息。现代计算机系统中的用户程序都是运行在一个沙箱里面：它们不允许直接与计算机交互（因此你不能像以前那样往寄存器里面塞一些数据来完成某些工作）。取而代之的是，每当程序需要与系统交互的时候，他就发送一个请求（系统调用）到内核。Strace就是用来跟踪这些消息的。因此请记住，如果你有一会儿看不到任何strace的输出，这也并不代表你的程序发生了阻塞。很有可能是程序在自己的沙箱里面做某些事情，而这些事情并不需要与系统的其它部分发生通信。

用法

Strace程序固然能做这些事情，但它总是直接将所有的东西输出到标准错误文件（也就是屏幕）。就像你将看到的那样，它会产生大量的输出；因此通常来说你最好用-o选项来设置一个输出文件：

strace -o outputfile.txt program

有一些编辑器（如vim）能够对strace的输出进行语法高亮显示。这意味着文件的不同部分，以及每一行的不同部分都会用不同的颜色来显示。这个功能相当有用，我强烈建议你使用一个这样的编辑器来查看strace的输出。

命令输出解释

试一试strace -o strace.out ls –l，然后用你喜欢的编辑器打开strace.out，并且启用语法高亮。

在深入探索细节之前，先来看看每一行的基本结构。Strace记录了程序所发出的每一次系统调用，并且各自显示在单独的一行中。系统调用的名字出现在每一行的起始，参数出现在括号里面，返回值则在等号后面，是一行的终结。命令ls –l的头几行输出基本上是如下这个样子：

execve("/bin/ls", ["ls", "-l"], [/* 21 vars */])      = 0
brk(0)                                                = 0x619000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x2b412f2b9000
uname({sys="Linux", node="juliet.example.com", ...})  = 0

第一行显示的是一个execve的系统调用，其参数如下：

当前可执行程序的位置 (/bin/ls)
一个从命令行传递过来的参数数组 (ls与-l)
一个指向21个环境变量的指针，也是传递给该程序的。

返回值为0，表示执行成功。这就是所有系统调用都相同的基本结构。

所有在后台的内幕

接下来的几行跟内存管理有关。Brk改变数据段的大小，而mmap用来返回一个进程可用的内存位置。（如需要更多信息，请尝试man 2 mmap。）

再下面一行是uname系统调用，用来显示系统的详细信息。Uname所返回的是一个指针，它指向存储这些信息的一个数据结构。系统调用经常会返回指针：这是一个内存引用，告诉你到哪里去寻找这些信息。如果你是一台计算机，这非常有用，但如果你是一个人就未必了；因此为了方便起见，每当__strace__看到一个指针的时候，它就自动帮你进行查找，然后返回（一部分）指针指向的内容。这正是上面在uname系统调用那里所发生的事情。

如果你继续查看strace的输出，你就会看到很多access和open的调用。Access查找一个文件（如果没找到就返回-1和一个错误码），然后检查当前程序是否有访问权限。Open试图打开一个文件，如果成功的话就会将其连接到一个文件句柄（从3开始，因为0-2被用于STDIN、STDOUT和STDERR）并返回这个句柄。然后，fstat会获取连接到该句柄的文件的有关信息，句柄通过第一个参数传递而来，就像这样（注意第二个参数是一个指针！）：

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=53482, ...}) = 0

在另一个mmap调用以后，文件将会被关闭。在ls的输出中，你会看到这个序列在库文件上面重复许多遍。而在那以后，对于每一个列出的文件还有lstat、lgetxattr和getxattr等调用。这都是对每个文件获取信息用的。最后，每个文件都会按这种方式写到输出文件：

stat("/etc/localtime", {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=3661, ...}) = 0
write(1, "-rw-------  1 juliet juliet    10"..., 72) = 72

编号为1和2的文件句柄 (STDOUT和STDERR)将会关闭，于是一切都完成了。

Linux服务器排障利器strace

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