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strace
【用途】
strace是一个功能强大的调试、分析、诊断工具，跟踪程序或进程执行时的系统调用和所接收的信号。可将所调用的系统调用的名称、参数和返回值输出到标准输出或者输出到-o指定的文件。
【命令格式】
strace [ -dffhiqrtttTvxx ] [ -a column ] [ -e expr ] ...
[ -o file ] [ -p pid ] ... [ -s strsize ] [ -u username ] [ command [ arg ... ] ]
strace -c [ -e expr ] ... [ -O overhead ] [ -S sortby ] [ command [ arg ... ] ]
【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 打印出每一个系统调用的相对时间.
-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以外的其他调用.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.
ltrace
【用途】
库文件调用跟踪器，Linux内核内建命令，用法类似strace
【命令格式】
【参数说明】【详细说明参考man ltrace帮助文档】
-D 打印调试信息 01-DEBUG_GENERAL 010-DEBUG_EVENT 020-DEBUG_PROCESS 040-DEBUG_FUNCTION
-f 同时跟踪当前进程创建的子进程(fork或者clone)
-l 指定特定的库文件名
-o 指定输出文件名
-p 指定进程PID
-r 打印相对时间
-S 打印系统调用
-T 打印每次函数调用耗时
ptrace
【用途】
进程跟踪器，类似于gdb watch的调试方法
【原理】【详细说明参考man ptrace帮助文档】
ptrace系统调用主要是父进程用来观察和控制子进程的执行过程、检查并替换子进程执行序列或者寄存器值的一种手段。主要用于实现断点调试和跟踪系统调用。
【接口说明】
#include <sys/ptrace.h>
long ptrace(enum __ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);
| 序号 |
宏定义 |
说明 |
| 1 |
PTRACE_TRACEME |
子进程通知内核该进程被父进程trace |
| 2 |
PTRACE_PEEKTEXT |
偷看子进程的代码段 |
| 3 |
PTRACE_PEEKDATA |
偷看子进程的数据段 |
| 4 |
PTRACE_PEEKUSER |
偷看子进程的用户数据 |
| 5 |
PTRACE_POKETEXT |
篡改子进程的代码段 |
| 6 |
PTRACE_POKEDATA |
篡改子进程的数据段 |
| 7 |
PTRACE_POKEUSER |
篡改子进程的用户数据 |
| 8 |
PTRACE_GETREGS |
读取子进程的寄存器值 |
| 9 |
PTRACE_GETFPREGS |
读取子进程的浮点型寄存器值 |
| 10 |
PTRACE_GETSIGINFO |
查看导致子进程中止执行的信号量的信息 |
| 11 |
PTRACE_SETREGS |
设置子进程寄存器值 |
| 12 |
PTRACE_SETFPREGS |
设置子进程浮点型寄存器值 |
| 13 |
PTRACE_SETSIGINFO |
设置子进程响应的信号量 |
| 14 |
PTRACE_SETOPTIONS |
设置跟踪选项 |
| 15 |
PTRACE_GETEVENTMSG |
获取ptrace事件信息，并保存到父进程的数据段 |
| 16 |
PTRACE_CONT |
父进程中调用，通知子进程继续执行 |
| 17 |
PTRACE_SYSCALL |
|
| 18 |
PTRACE_SINGLESTEP |
单步调试 |
| 19 |
PTRACE_SYSEMU |
|
| 20 |
PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP |
多步调试 |
| 21 |
PTRACE_KILL |
删除子进程的跟踪器 |
| 22 |
PTRACE_ATTACH |
附加跟踪器到子进程上 |
| 23 |
PTRACE_DETACH |
移除子进程上的跟踪器 |
ftrace
【用途】
ftrace包含一系列跟踪器，用于不同的场合，比如跟踪内核函数调用(function tracer)、跟踪上下文切换(sched_switch tracer)、查看中断被关闭的时长(irqsoff tracer)、跟踪内核中的延迟以及性能问题等。Ftrace是内建于Linux的内核跟踪工具，依赖于内核配置宏(Kernel Hacking->Tracers)和debugfs。
【原理】
ftrace本质上是一种静态代码插装技术，不需要支持某种变成接口让用户自定义trace行为，这样可以提高系统的稳定性。其具体实现有两种机制：mcount机制，通过编译器内建的打桩工具在编译时植入桩代码，通过gcc –pg选项使能，用于实现function和function_graph两种tracer；tracepoint机制，与常见的钩子函数机制是一样的，在关键函数中添加钩子函数实现。
【使用技巧】
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-ftrace/index.html
sysrq
【用途】
Sysrq被称为”魔术组合键”， 是内建于Linux内核的调试工具。只要内核没有完全锁住，不管内核在做什么事情，使用这些组合键都可以搜集包括系统内存使用、CPU任务处理、进程运行状态等系统运行信息。
【原理】【内核帮助文档kernel/Documentation/sysrq.txt】
首先，内核配置选项中要使能CONFIG_MAGIC_SYSRQ选项，这样系统启动之后，会生成/proc/sysrq-trigger节点用于调试。
其次，可以在/etc/sysctl.conf中设置kernel.sysrq=1默认使能sysq功能。也可以通过写/proc/sys/kernel/sysrq节点动态使能sysrq功能。写入不同的值使能不同的功能：
| 0 - disable sysrq completely |
| 1 - enable all functions of sysrq |
| 2 - enable control of console logging level |
| 4 - enable control of keyboard (SAK, unraw) |
| 8 - enable debugging dumps of processes etc. |
| 16 - enable sync command |
| 32 - enable remount read-only |
| 64 - enable signalling of processes (term, kill, oom-kill) |
| 128- allow reboot/poweroff |
| 256- allow nicing of all RT tasks |
【使用说明】
#echo m > /proc/sysrq-trigger 导出内存分配信息
#echo t > /proc/sysrq-trigger 导出当前任务状态信息
#echo p > /proc/sysrq-trigger 导出当前CPU寄存器和标志位信息
#echo c > /proc/sysrq-trigger 产生空指针panic事件，人为导致系统崩溃
#echo s > /proc/sysrq-trigger 即时同步所有挂载的文件系统
#echo u > /proc/sysrq-trigger 即时重新挂载所有的文件系统为只读
#echo w > /proc/sysrq-trigger转储处于uninterruptable阻塞状态的任务