Linux服務器排障利器strace
strace是一個有用的小工具，它可以通過跟蹤系統調用來讓你知道一個程序在后臺所做的事情。Strace是一個基礎的調試工具，在大多數Linux系統上默認已經安裝；但是即便你不是在跟蹤一個問題的時候它也是一個極好的軟件。它能告訴你很多關于一個Linux程序怎樣工作的信息。
一個系統調用就是一個從應用程序到內核的消息。現代計算機系統中的用戶程序都是運行在一個沙箱里面：它們不允許直接與計算機交互（因此你不能像以前那樣往寄存器里面塞一些數據來完成某些工作）。取而代之的是，每當程序需要與系統交互的時候，他就發送一個請求（系統調用）到內核。Strace就是用來跟蹤這些消息的。因此請記住，如果你有一會兒看不到任何strace的輸出，這也并不代表你的程序發生了阻塞。很有可能是程序在自己的沙箱里面做某些事情，而這些事情并不需要與系統的其它部分發生通信。
用法
Strace程序固然能做這些事情，但它總是直接將所有的東西輸出到標準錯誤文件（也就是屏幕）。就像你將看到的那樣，它會產生大量的輸出；因此通常來說你最好用-o選項來設置一個輸出文件：
strace -o outputfile.txt program
有一些編輯器（如vim）能夠對strace的輸出進行語法高亮顯示。這意味著文件的不同部分，以及每一行的不同部分都會用不同的顏色來顯示。這個功能相當有用，我強烈建議你使用一個這樣的編輯器來查看strace的輸出。
命令輸出解釋
試一試strace -o strace.out ls –l，然后用你喜歡的編輯器打開strace.out，并且啟用語法高亮。
在深入探索細節之前，先來看看每一行的基本結構。Strace記錄了程序所發出的每一次系統調用，并且各自顯示在單獨的一行中。系統調用的名字出現在每一行的起始，參數出現在括號里面，返回值則在等號后面，是一行的終結。命令ls –l的頭幾行輸出基本上是如下這個樣子：
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
第一行顯示的是一個execve的系統調用，其參數如下：
- 當前可執行程序的位置 (/bin/ls)
- 一個從命令行傳遞過來的參數數組 (ls與-l)
- 一個指向21個環境變量的指針，也是傳遞給該程序的。
返回值為0，表示執行成功。這就是所有系統調用都相同的基本結構。
所有在后臺的內幕
接下來的幾行跟內存管理有關。Brk改變數據段的大小，而mmap用來返回一個進程可用的內存位置。（如需要更多信息，請嘗試man 2 mmap。）
再下面一行是uname系統調用，用來顯示系統的詳細信息。Uname所返回的是一個指針，它指向存儲這些信息的一個數據結構。系統調用經常會返回指針：這是一個內存引用，告訴你到哪里去尋找這些信息。如果你是一臺計算機，這非常有用，但如果你是一個人就未必了；因此為了方便起見，每當__strace__看到一個指針的時候，它就自動幫你進行查找，然后返回（一部分）指針指向的內容。這正是上面在uname系統調用那里所發生的事情。
如果你繼續查看strace的輸出，你就會看到很多access和open的調用。Access查找一個文件（如果沒找到就返回-1和一個錯誤碼），然后檢查當前程序是否有訪問權限。Open試圖打開一個文件，如果成功的話就會將其連接到一個文件句柄（從3開始，因為0-2被用于STDIN、STDOUT和STDERR）并返回這個句柄。然后，fstat會獲取連接到該句柄的文件的有關信息，句柄通過第一個參數傳遞而來，就像這樣（注意第二個參數是一個指針！）：
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=53482, ...}) = 0
在另一個mmap調用以后，文件將會被關閉。在ls的輸出中，你會看到這個序列在庫文件上面重復許多遍。而在那以后，對于每一個列出的文件還有lstat、lgetxattr和getxattr等調用。這都是對每個文件獲取信息用的。最后，每個文件都會按這種方式寫到輸出文件：
stat("/etc/localtime", {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=3661, ...}) = 0
write(1, "-rw------- 1 juliet juliet 10"..., 72) = 72
編號為1和2的文件句柄 (STDOUT和STDERR)將會關閉，于是一切都完成了。
結論
這只是一個關于閱讀strace輸出的非常快速的介紹。要深入理解的話，最好的建議是去查看每個系統調用的手冊頁（man 2 <系統調用名>），并且嘗試著在各種程序中使用strace跟蹤輸出。在各種語言的‘Hello, World’程序上使用strace是一件非常有趣的事情。你還可以檢查某個已經在運行的程序，然后用strace的-p PID選項來實時連接到其中的某一個。祝你在使用strace深入解剖你的程序時其樂無窮！
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