strace学习

        注册挺久了，一直都是看没写过，今天就写简单的写第一篇，就叫s《trace学习》吧。
进入正题：
        strace程序截取程序发出的系统调用并且显示它们以供查看。被跟踪的程序可以是从strace命令运行的，也可以是系统上已经运行的程序。如果有适当的权限，就可以研究现有的进程并且监视发出的系统调用。在调试程序时，他的价值是无法估量的。
        下面我们通过一个简单的程序看一下systemcall.c:

.section .bss
    .lcomm pid, 4
    .lcomm uid, 4
    .lcomm gid, 4
.section .text
.globl _start
_start:
     movl $20, %eax # getpid的系统调用号为20
     int $0x80 # 软中断，进入系统调用，返回值放在eax寄存器中
     movl %eax, pid # 将返回值放到pid中

    movl $24, %eax # getuid的系统调用号24
    int $0x80
    movl %eax, uid

    movl $47, %eax # getgid的系统调用号为47
    int $0x80
    movl %eax, gid
不需要
end:
    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80

         编译，用strace命令执行: strace ./systemcall 得到如下信息：

execve("./systemcall", ["./systemcall"], [/* 37 vars */]) = 0
getpid()                = 3744
getuid()                = 1000
getgid()                = 1000
_exit(0)                = ?

        上面显示了所有systemcall运行时的所有系统调用，按照应用程序执行顺序排列。左边的是系统调用名称，右边的是系统调用的返回值。系统调用execve显示操作系统shell如何运行这个程序，包括命令行中的参数和环境变量。
命令行加上一个"-c"参数后，程序运行结束，生成一个报告，概述所有系统调用，以及所有系统调用发生所用的时间。
点击(此处)折叠或打开

$ strace -c ./systemcalltest2
% time     seconds  usecs/call calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
  -nan    0.000000           0         1           execve
  -nan    0.000000           0         1           getpid
  -nan    0.000000           0         1           getuid
  -nan    0.000000           0         1           getgid
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.000000                     4           total

        time显示的是时间，由于getpid, getuid, getgid都用时比较少，所以没能显示，但是我们可以看出总用时100usecs.
        strace程序的基本操作产生很多的数据，可以使用命令行调整strace程序以便适合特定的应用程序。
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参数                                            描述
-c                                统计每个系统调用的时间，调用和错误
-d                                显示一些strace的调试输出
-e                                指定输出的过滤表达式
-f                                在创建子进程的时候跟踪他们
-ff                               如果写入到输出文件，则把子进程写入到单独的文件中
-i                                显示执行系统调用时的指令指针
-o                                把输出写入到指定的文件
-p                                附加到由PID指定的现有进程
-q                                抑制关于附加和分离的消息
-r                                对每个系统调用显示一个相对的时间戳
-t                                把时间添加到没一行
-tt                               把时间添加到没一行，包括微秒
-ttt                              添加epoch形式的时间(从1970年1月1日的秒数)，包括微秒
-T                                显示每个系统调用花费的时间
-v                                显示系统调用信息的不经省略的版本(详细的)
-x                                以十六进制的形式显示所有非ASCII字符
-xx                               以十六进制显示所有字符

   举例：
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$ strace -e trace=getpid,getuid,getgid ./systemcalltest2
getpid() = 3740
getuid() = 1000
getgid() = 1000

    注意： trace=call_list由于编程习惯的问题，习惯性的会在=/,之类的后面加上空格，这里不需要
    我们可以用strace -o outfile ./systemcall把调试信息输入到outfile文件中，以便查看。
    下面我们调试一个简单的C程序，经典的helloworld.c:

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world!\n");
    return 0;
}

    编译，用strace执行：

$ strace -c ./helloworld
hello world!
% time     seconds  usecs/call calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
  -nan    0.000000           0           1                   read
  -nan    0.000000           0                  1                    write
  -nan    0.000000           0                  2                    open
  -nan    0.000000           0                  2                    close
  -nan    0.000000           0                  1                    execve
  -nan    0.000000           0           3      3   access
  -nan    0.000000           0           1          brk
  -nan    0.000000           0                  1                   munmap
  -nan    0.000000           0                   3                   mprotect
  -nan    0.000000           0           7                   mmap2
  -nan    0.000000           0                  3                   fstat64
  -nan    0.000000           0           1                   set_thread_area
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.000000                    26         3 total

    我们发现access系统调用发生了3次错误，这时候我们可以用-e参数来查看。

$ strace -e trace=access ./helloworld
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
hello world!

    这样我们就能轻松的发现错误原因，并能够方便的解决问题。


    下面我们在做一个附加到正在运行的程序测试。
    strace程序的另一个非常好的特性是监视已经运行在系统上程序的能力。-p参数可以把strace程序附加到一个PID并且捕获系统调用。
    我们将helloworld.c程序稍作修改，让他循环打印hell oworld五次，中间间隔5秒。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("hello world!\n");
        sleep(5);
    }
    return 0;
}

    编译，运行./helloworld &（在后台运行），然后查看进程号。

$ ./helloworld &
[1] 3893

$ ps ax | grep helloworld
 3893 pts/0    S      0:00 ./helloworld

    下面我们执行strac -p 3893

 $ strace -p 3893
Process 3897 attached - interrupt to quit
restart_syscall(<... resuming interrupted call ...>) = 0
write(1, "hello world!\n", 13)          = 13
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0
rt_sigaction(SIGCHLD, NULL, {SIG_DFL, [], 0}, 8) = 0
rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0
nanosleep({5, 0}, 0xbfc987d4)           = 0
write(1, "hello world!\n", 13)          = 13
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0
rt_sigaction(SIGCHLD, NULL, {SIG_DFL, [], 0}, 8) = 0
rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0
nanosleep({5, 0},

    这样我们就能查看进程3893的运行状态和系统调用过程。


    好了，今天的strace学习就到这里，第一次写也没有经验，基本上是参考书上的例子，加上自己的一点点改动，当作学习笔记，也希望能帮助到一些朋友。
    希望各位能多提些意见，谢谢