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使用strace进行问题调查一例

摘要在理想世界里,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,告诉你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,你无法找到原因。在Linux世界,进程不能直接访问硬件设备,当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件,接收网络数据等等)时,必须由用户态模式切换至内核态模式,通过系统调用访问硬件设备。strace可以跟踪到一个进程产生的系统调用,包括参数,返回值,执行消耗的时间。strace是一个必不可少的 调试工具,strace用来监视系统调用。你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)。
工具/原料
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问题说明 编写shell脚本辅助测试执行,考虑到可配置型和维护性,将一些变量常见的都写入配置文件。读取配置文件属性脚本如下,

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filepath=`cat conf.ini|grep filepath|awk -F ‘=’ ‘{print $2}’`

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之后会对给定参数的filepath目录下的文件进行遍历,for file in `ls $filepath` do done

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在执行上面的遍历脚本时,报不存在该目录,并且打印出的目录和我输入的目录不一致(发生了截取,配置文件里面为 filepath=/home/XXX/XXX/exec/XXX/log/cur)。

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如果将配置文件里面的路径配置直接在脚本中赋值给变量,脚本执行时Okay的。脚本如下:

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filepath=/home/XXX/XXX/exec/XXX/log/cur。

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for file in `ls $filepath` do done 在脚本中同时echo出配置文件和写入固定的,二者没有任何区别。

方法/步骤
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问题解决使用linux strace进行跟踪,strace –o log0402.log –f checkerror.sh对strace日志进行分析,2455  stat(“/home/XXX/XXX/exec/XXXX/log/cur\r”, 0x67a15e8) = -1 ENOENT (No such file or directory)系统报这个目录不存在,实际上这个目录肯定是存在的,注意到后面多了一个\r,linux和windows的换行符的差别。同时考虑到自己的配置文件是从windows做好后,上传到linux服务器。正好符合上面的说法。登陆到linxu服务器,使用vi命令,设置格式为unix(:set ff=unix).重新执行脚本后成功。

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Strace详细介绍

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其他案例我们平时在使用其他linux软件,会遇到各种各样的怪异问题,根据提示的日志很难定位出问题的原因。下面列举了网上其他人使用strace进行问题分析的例子。案例一:运行clint出现Segment Fault错误操作系统:FreeBSD-5.2.1-releaseclint是一个C++静态源代码分析工具,通过Ports安装好之后,运行:# clint foo.cppSegmentation fault (core dumped)在Unix系统中遇见”Segmentation Fault”就像在MS Windows中弹出”非法操作”对话框一样令人讨厌。OK,我们用truss给clint”把把脉”:# truss -f -o clint.truss clintSegmentation fault (core dumped)# tail clint.truss739: read(0×6,0×806f000,0×1000) = 4096 (0×1000)739: fstat(6,0xbfbfe4d0) = 0 (0×0)739: fcntl(0×6,0×3,0×0) = 4 (0×4)739: fcntl(0×6,0×4,0×0) = 0 (0×0)739: close(6) = 0 (0×0)739: stat(”/root/.clint/plugins”,0xbfbfe680) ERR#2 ‘No such file or directory’SIGNAL 11SIGNAL 11Process stopped because of: 16process exit, rval = 139我们用truss跟踪clint的系统调用执行情况,并把结果输出到文件clint.truss,然后用tail查看最后几行。注意看clint执行的最后一条系统调用(倒数第五行):stat(”/root/.clint/plugins”,0xbfbfe680) ERR#2 ‘No such file or directory’,问题就出在这里:clint找不到目录”/root/.clint/plugins”,从而引发了段错误。怎样解决?很简单: mkdir -p /root/.clint/plugins,不过这次运行clint还是会”Segmentation Fault”9。继续用truss跟踪,发现clint还需要这个目录”/root/.clint/plugins/python”,建好这个目录后 clint终于能够正常运行了。

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案例三:用调试工具掌握软件的工作原理   操作系统:Red Hat Linux 9.0用调试工具实时跟踪软件的运行情况不仅是诊断软件”疑难杂症”的有效的手段,也可帮助我们理清软件的”脉络”,即快速掌握软件的运行流程和工作原理, 不失为一种学习源代码的辅助方法。下面这个案例展现了如何使用strace通过跟踪别的软件来”触发灵感”,从而解决软件开发中的难题的。大家都知道,在进程内打开一个文件,都有唯一一个文件描述符(fd:file descriptor)与这个文件对应。而本人在开发一个软件过程中遇到这样一个问题:已知一个fd,如何获取这个fd所对应文件的完整路径?不管是Linux、FreeBSD或是其它Unix系统都没有提供这样的API,怎么办呢?我 们换个角度思考:Unix下有没有什么软件可以获取进程打开了哪些文件?如果你经验足够丰富,很容易想到lsof,使用它既可以知道进程打开了哪些文件, 也可以了解一个文件被哪个进程打开。好,我们用一个小程序来试验一下lsof,看它是如何获取进程打开了哪些文件。lsof: 显示进程打开的文件。/* testlsof.c */#include #include #include #include #includeint main(void){open(”/tmp/foo”, O_CREAT|O_RDONLY); /* 打开文件/tmp/foo */sleep(1200); /* 睡眠1200秒,以便进行后续操作 */return 0;}将testlsof放入后台运行,其pid为3125。命令lsof -p 3125查看进程3125打开了哪些文件,我们用strace跟踪lsof的运行,输出结果保存在lsof.strace中:# gcc testlsof.c -o testlsof# ./testlsof &[1] 3125# strace -o lsof.strace lsof -p 3125我们以”/tmp/foo”为关键字搜索输出文件lsof.strace,结果只有一条:# grep ‘/tmp/foo’ lsof.stracereadlink(”/proc/3125/fd/3″, “/tmp/foo”, 4096) = 8原来lsof巧妙的利用了/proc/nnnn/fd/目录(nnnn为pid):Linux内核会为每一个进程在/proc/建立一个以其pid为 名的目录用来保存进程的相关信息,而其子目录fd保存的是该进程打开的所有文件的fd。目标离我们很近了。好,我们到/proc/3125/fd/看个究 竟:# cd /proc/3125/fd/# ls -ltotal 0lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 0 -> /dev/pts/0lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 1 -> /dev/pts/0lrwx—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 2 -> /dev/pts/0lr-x—— 1 root root 64 Nov 5 09:50 3 -> /tmp/foo# readlink /proc/3125/fd/3/tmp/foo答案已经很明显了:/proc/nnnn/fd/目录下的每一个fd文件都是符号链接,而此链接就指向被该进程打开的一个文件。我们只要用readlink()系统调用就可以获取某个fd对应的文件了,代码如下:#include #include #include #include #include #includeint get_pathname_from_fd(int fd, char pathname[], int n){char buf[1024];pid_t pid;bzero(buf, 1024);pid = getpid();snprintf(buf, 1024, “/proc/%i/fd/%i”, pid, fd);return readlink(buf, pathname, n);}int main(void){int fd;char pathname[4096];bzero(pathname, 4096);fd = open(”/tmp/foo”, O_CREAT|O_RDONLY);get_pathname_from_fd(fd, pathname, 4096);printf(”fd=%d; pathname=%sn”, fd, pathname);return 0;}

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出于安全方面的考虑,在FreeBSD 5 之后系统默认已经不再自动装载proc文件系统,因此,要想使用truss或strace跟踪程序,你必须手工装载proc文件系统:mount -t procfs proc /proc;或者在/etc/fstab中加上一行:proc /proc procfs rw 0 0

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