यूनिक्स जैसे ऑपरेटिंग सिस्टम में, बाहरी दुनिया और ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक प्रोग्राम का संचार कार्यों के एक छोटे सेट - सिस्टम कॉल के माध्यम से होता है। इसका मतलब यह है कि डिबगिंग उद्देश्यों के लिए प्रक्रियाओं द्वारा निष्पादित सिस्टम कॉल की जासूसी करना उपयोगी हो सकता है।

एक उपयोगिता आपको लिनक्स पर कार्यक्रमों के "अंतरंग जीवन" की निगरानी करने में मदद करती है strace, जो इस लेख का विषय है। जासूसी उपकरणों के उपयोग के उदाहरण एक संक्षिप्त इतिहास के साथ हैं strace और ऐसे कार्यक्रमों के डिज़ाइन का विवरण।

सामग्री

प्रजाति की उत्पत्ति
स्ट्रेस डिवाइस संक्षेप में: पिगलेट ट्रेस
मूल बातें: एक प्रोग्राम चलाना, स्ट्रेस चलाना
मूल बातें: तुरंत प्रक्रिया में शामिल होना
उदाहरण: बाल प्रक्रियाओं पर नज़र रखना
उदाहरण: हैंडल के बजाय फ़ाइल पथ
उदाहरण: फ़ाइल एक्सेस ट्रैकिंग
उदाहरण: मल्टीथ्रेडेड प्रोग्राम
मास्टर क्लास: सिस्टम कॉल के समय प्रोसेस स्टैक
मास्टर क्लास: त्रुटि इंजेक्शन
अंतभाषण

प्रजाति की उत्पत्ति

यूनिक्स में प्रोग्राम और ओएस कर्नेल के बीच मुख्य इंटरफ़ेस सिस्टम कॉल है। सिस्टम कॉल, Syscalls), बाहरी दुनिया के साथ कार्यक्रमों की बातचीत विशेष रूप से उनके माध्यम से होती है।

लेकिन यूनिक्स के पहले सार्वजनिक संस्करण में (संस्करण 6 यूनिक्स, 1975) उपयोगकर्ता प्रक्रियाओं के व्यवहार को ट्रैक करने के लिए कोई सुविधाजनक तरीके नहीं थे। इस समस्या को हल करने के लिए, बेल लैब्स अगले संस्करण में अपडेट करेगी (संस्करण 7 यूनिक्स, 1979) ने एक नई प्रणाली कॉल का प्रस्ताव रखा - ptrace.

ptrace को मुख्य रूप से इंटरैक्टिव डिबगर्स के लिए विकसित किया गया था, लेकिन 80 के दशक के अंत तक (वाणिज्यिक युग में) सिस्टम वी रिलीज़ 4) इस आधार पर, संकीर्ण रूप से केंद्रित डिबगर्स-सिस्टम कॉल ट्रैसर-प्रकट हुए और व्यापक रूप से उपयोग किए गए।

पहले स्ट्रेस का वही संस्करण पॉल क्रोनबर्ग द्वारा 1992 में एक बंद उपयोगिता के विकल्प के रूप में comp.sources.sun मेलिंग सूची पर प्रकाशित किया गया था। trace रवि से. क्लोन और मूल दोनों ही SunOS के लिए थे, लेकिन 1994 तक strace सिस्टम V, सोलारिस और तेजी से लोकप्रिय लिनक्स में पोर्ट किया गया था।

आज स्ट्रेस केवल लिनक्स का समर्थन करता है और उसी पर निर्भर करता है ptrace, अनेक विस्तारों से परिपूर्ण।

आधुनिक (और बहुत सक्रिय) अनुरक्षक strace - दिमित्री लेविन. उनके लिए धन्यवाद, उपयोगिता ने सिस्टम कॉल में त्रुटि इंजेक्शन, आर्किटेक्चर की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए समर्थन और, सबसे महत्वपूर्ण, जैसी उन्नत सुविधाएँ हासिल कीं। शुभंकर. अनौपचारिक सूत्रों का दावा है कि रूसी शब्द "शुतुरमुर्ग" और अंग्रेजी शब्द "स्ट्रेस" के बीच सामंजस्य के कारण चुनाव शुतुरमुर्ग पर पड़ा।

यह भी महत्वपूर्ण है कि लिनक्स, फ्रीबीएसडी, ओपनबीएसडी और पारंपरिक यूनिक्स में लंबे इतिहास और कार्यान्वयन के बावजूद, पीट्रेस सिस्टम कॉल और ट्रेसर को कभी भी POSIX में शामिल नहीं किया गया था।

स्ट्रेस डिवाइस संक्षेप में: पिगलेट ट्रेस

"आपसे इसे समझने की उम्मीद नहीं है" (डेनिस रिची, संस्करण 6 यूनिक्स स्रोत कोड में टिप्पणी)

बचपन से ही, मैं काले बक्से बर्दाश्त नहीं कर सकता: मैं खिलौनों से नहीं खेलता था, लेकिन उनकी संरचना को समझने की कोशिश करता था (वयस्क "टूटा हुआ" शब्द का इस्तेमाल करते थे, लेकिन बुरी जीभ पर विश्वास नहीं करते)। शायद यही कारण है कि पहले यूनिक्स की अनौपचारिक संस्कृति और आधुनिक ओपन-सोर्स आंदोलन मेरे इतने करीब हैं।

इस लेख के प्रयोजनों के लिए, स्ट्रेस के स्रोत कोड को अलग करना अनुचित है, जो दशकों से विकसित हुआ है। लेकिन पाठकों के लिए कोई रहस्य नहीं रहना चाहिए। इसलिए, ऐसे स्ट्रेस प्रोग्राम के संचालन के सिद्धांत को दिखाने के लिए, मैं एक लघु ट्रेसर के लिए कोड प्रदान करूंगा - पिगलेट ट्रेस (पीटीआर). यह नहीं जानता कि कुछ विशेष कैसे करना है, लेकिन मुख्य बात प्रोग्राम की सिस्टम कॉल है - यह आउटपुट देता है:

$ gcc examples/piglet-trace.c -o ptr
$ ptr echo test > /dev/null
BRK(12) -> 94744690540544
ACCESS(21) -> 18446744073709551614
ACCESS(21) -> 18446744073709551614
unknown(257) -> 3
FSTAT(5) -> 0
MMAP(9) -> 140694657216512
CLOSE(3) -> 0
ACCESS(21) -> 18446744073709551614
unknown(257) -> 3
READ(0) -> 832
FSTAT(5) -> 0
MMAP(9) -> 140694657208320
MMAP(9) -> 140694650953728
MPROTECT(10) -> 0
MMAP(9) -> 140694655045632
MMAP(9) -> 140694655070208
CLOSE(3) -> 0
unknown(158) -> 0
MPROTECT(10) -> 0
MPROTECT(10) -> 0
MPROTECT(10) -> 0
MUNMAP(11) -> 0
BRK(12) -> 94744690540544
BRK(12) -> 94744690675712
unknown(257) -> 3
FSTAT(5) -> 0
MMAP(9) -> 140694646390784
CLOSE(3) -> 0
FSTAT(5) -> 0
IOCTL(16) -> 18446744073709551591
WRITE(1) -> 5
CLOSE(3) -> 0
CLOSE(3) -> 0
unknown(231)
Tracee terminated

पिगलेट ट्रेस लगभग सैकड़ों लिनक्स सिस्टम कॉल को पहचानता है (देखें)। मेज) और केवल x86-64 आर्किटेक्चर पर काम करता है। यह शैक्षिक उद्देश्यों के लिए पर्याप्त है।

आइए हमारे क्लोन के कार्य को देखें। लिनक्स के मामले में, डिबगर्स और ट्रैसर, जैसा कि ऊपर बताया गया है, पीट्रेस सिस्टम कॉल का उपयोग करते हैं। यह पहले तर्क में कमांड पहचानकर्ताओं को पारित करके काम करता है, जिनकी हमें केवल आवश्यकता होती है PTRACE_TRACEME, PTRACE_SYSCALL и PTRACE_GETREGS.

ट्रेसर सामान्य यूनिक्स शैली में शुरू होता है: fork(2) एक चाइल्ड प्रोसेस लॉन्च करता है, जो बदले में उपयोग करता है exec(3) अध्ययन के तहत कार्यक्रम लॉन्च करता है। यहां एकमात्र सूक्ष्मता चुनौती है ptrace(PTRACE_TRACEME) से पहले exec: चाइल्ड प्रक्रिया मूल प्रक्रिया से इसकी निगरानी की अपेक्षा करती है:

pid_t child_pid = fork();
switch (child_pid) {
case -1:
    err(EXIT_FAILURE, "fork");
case 0:
    /* Child here */
    /* A traced mode has to be enabled. A parent will have to wait(2) for it
     * to happen. */
    ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL);
    /* Replace itself with a program to be run. */
    execvp(argv[1], argv + 1);
    err(EXIT_FAILURE, "exec");
}

मूल प्रक्रिया को अब कॉल करना चाहिए wait(2) चाइल्ड प्रोसेस में, यानी सुनिश्चित करें कि ट्रेस मोड पर स्विच हो गया है:

/* Parent */

/* First we wait for the child to set the traced mode (see
 * ptrace(PTRACE_TRACEME) above) */
if (waitpid(child_pid, NULL, 0) == -1)
    err(EXIT_FAILURE, "traceme -> waitpid");

इस बिंदु पर, तैयारी पूरी हो गई है और आप सीधे अंतहीन लूप में सिस्टम कॉल को ट्रैक करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं।

कॉल ptrace(PTRACE_SYSCALL) गारंटी देता है कि अगला wait पैरेंट सिस्टम कॉल निष्पादित होने से पहले या उसके पूरा होने के तुरंत बाद पूरा हो जाएगा। दो कॉलों के बीच आप कोई भी कार्य कर सकते हैं: कॉल को किसी वैकल्पिक कॉल से बदलें, तर्क या रिटर्न मान बदलें।

हमें बस कमांड को दो बार कॉल करने की जरूरत है ptrace(PTRACE_GETREGS)रजिस्टर स्थिति प्राप्त करने के लिए rax कॉल से पहले (सिस्टम कॉल नंबर) और तुरंत बाद (रिटर्न वैल्यू)।

दरअसल, चक्र:

/* A system call tracing loop, one interation per call. */
for (;;) {
    /* A non-portable structure defined for ptrace/GDB/strace usage mostly.
     * It allows to conveniently dump and access register state using
     * ptrace. */
    struct user_regs_struct registers;

    /* Enter syscall: continue execution until the next system call
     * beginning. Stop right before syscall.
     *
     * It's possible to change the system call number, system call
     * arguments, return value or even avoid executing the system call
     * completely. */
  if (ptrace(PTRACE_SYSCALL, child_pid, NULL, NULL) == -1)
      err(EXIT_FAILURE, "enter_syscall");
  if (waitpid(child_pid, NULL, 0) == -1)
      err(EXIT_FAILURE, "enter_syscall -> waitpid");

  /* According to the x86-64 system call convention on Linux (see man 2
   * syscall) the number identifying a syscall should be put into the rax
   * general purpose register, with the rest of the arguments residing in
   * other general purpose registers (rdi,rsi, rdx, r10, r8, r9). */
  if (ptrace(PTRACE_GETREGS, child_pid, NULL, &registers) == -1)
      err(EXIT_FAILURE, "enter_syscall -> getregs");

  /* Note how orig_rax is used here. That's because on x86-64 rax is used
   * both for executing a syscall, and returning a value from it. To
   * differentiate between the cases both rax and orig_rax are updated on
   * syscall entry/exit, and only rax is updated on exit. */
  print_syscall_enter(registers.orig_rax);

  /* Exit syscall: execute of the syscall, and stop on system
   * call exit.
   *
   * More system call tinkering possible: change the return value, record
   * time it took to finish the system call, etc. */
  if (ptrace(PTRACE_SYSCALL, child_pid, NULL, NULL) == -1)
      err(EXIT_FAILURE, "exit_syscall");
  if (waitpid(child_pid, NULL, 0) == -1)
      err(EXIT_FAILURE, "exit_syscall -> waitpid");

  /* Retrieve register state again as we want to inspect system call
   * return value. */
  if (ptrace(PTRACE_GETREGS, child_pid, NULL, &registers) == -1) {
      /* ESRCH is returned when a child terminates using a syscall and no
       * return value is possible, e.g. as a result of exit(2). */
      if (errno == ESRCH) {
          fprintf(stderr, "nTracee terminatedn");
          break;
      }
      err(EXIT_FAILURE, "exit_syscall -> getregs");
  }

  /* Done with this system call, let the next iteration handle the next
   * one */
  print_syscall_exit(registers.rax);
}

वह संपूर्ण अनुरेखक है। अब आप जानते हैं कि अगली पोर्टिंग कहाँ से शुरू करनी है DTrace लिनक्स पर.

मूल बातें: एक प्रोग्राम चलाना, स्ट्रेस चलाना

पहले उपयोग के मामले के रूप में strace, शायद यह सबसे सरल विधि का हवाला देने लायक है - चल रहे एप्लिकेशन को लॉन्च करना strace.

एक विशिष्ट कार्यक्रम की कॉलों की अंतहीन सूची में न जाने के लिए, हम लिखते हैं न्यूनतम कार्यक्रम चारों ओर write:

int main(int argc, char *argv[])
{
    char str[] = "write me to stdoutn";
    /* write(2) is a simple wrapper around a syscall so it should be easy to
     * find in the syscall trace. */
    if (sizeof(str) != write(STDOUT_FILENO, str, sizeof(str))){
        perror("write");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    return EXIT_SUCCESS;
}

आइए प्रोग्राम बनाएं और सुनिश्चित करें कि यह काम करता है:

$ gcc examples/write-simple.c -o write-simple
$ ./write-simple
write me to stdout

और अंत में, चलिए इसे स्ट्रेस नियंत्रण के तहत चलाते हैं:

$ strace ./write-simple
pexecve("./write", ["./write"], 0x7ffebd6145b0 /* 71 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x55ff5489e000
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)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=197410, ...}) = 0
mmap(NULL, 197410, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f7a2a633000
close(3)                                = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "177ELF21133>1260342"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2030544, ...}) = 0
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f7a2a631000
mmap(NULL, 4131552, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f7a2a04c000
mprotect(0x7f7a2a233000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7f7a2a433000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1e7000) = 0x7f7a2a433000
mmap(0x7f7a2a439000, 15072, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f7a2a439000
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f7a2a6324c0) = 0
mprotect(0x7f7a2a433000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x55ff52b52000, 4096, PROT_READ) = 0
mprotect(0x7f7a2a664000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f7a2a633000, 197410)          = 0
write(1, "write me to stdoutn", 20write me to stdout
)  = 20
exit_group(0)                           = ?

बहुत "शब्दपूर्ण" और बहुत शिक्षाप्रद नहीं। यहां दो समस्याएं हैं: प्रोग्राम आउटपुट आउटपुट के साथ मिश्रित होता है strace और ढेर सारी सिस्टम कॉलें जिनमें हमारी रुचि नहीं है।

आप -o स्विच का उपयोग करके प्रोग्राम के मानक आउटपुट स्ट्रीम और स्ट्रेस एरर आउटपुट को अलग कर सकते हैं, जो सिस्टम कॉल की सूची को एक तर्क फ़ाइल में रीडायरेक्ट करता है।

यह "अतिरिक्त" कॉल की समस्या से निपटने के लिए बनी हुई है। आइए मान लें कि हम केवल कॉल में रुचि रखते हैं write. चाभी -e आपको उन अभिव्यक्तियों को निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है जिनके द्वारा सिस्टम कॉल फ़िल्टर किए जाएंगे। सबसे लोकप्रिय शर्त विकल्प, स्वाभाविक रूप से, है trace=*, जिसके साथ आप केवल उन कॉलों को छोड़ सकते हैं जिनमें हमारी रुचि है।

जब एक साथ उपयोग किया जाता है -o и -e हमें मिल जाएगा:

$ strace -e trace=write -owrite-simple.log ./write-simple
write me to stdout
$ cat write-simple.log
write(1, "write me to stdoutn", 20
)  = 20
+++ exited with 0 +++

तो, आप देखिए, इसे पढ़ना बहुत आसान है।

आप सिस्टम कॉल भी हटा सकते हैं, उदाहरण के लिए मेमोरी आवंटन और फ्रीिंग से संबंधित कॉल:

$ strace -e trace=!brk,mmap,mprotect,munmap -owrite-simple.log ./write-simple
write me to stdout
$ cat write-simple.log
execve("./write-simple", ["./write-simple"], 0x7ffe9972a498 /* 69 vars */) = 0
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)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=124066, ...}) = 0
close(3)                                = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "177ELF21133>1260342"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2030544, ...}) = 0
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f00f0be74c0) = 0
write(1, "write me to stdoutn", 20)  = 20
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

बहिष्कृत कॉलों की सूची में छूटे हुए विस्मयादिबोधक चिह्न पर ध्यान दें: यह कमांड शेल के लिए आवश्यक है। खोल).

ग्लिबैक के मेरे संस्करण में, एक सिस्टम कॉल प्रक्रिया को समाप्त कर देती है exit_group, पारंपरिक नहीं _exit. यह सिस्टम कॉल के साथ काम करने की कठिनाई है: प्रोग्रामर जिस इंटरफ़ेस के साथ काम करता है वह सीधे सिस्टम कॉल से संबंधित नहीं है। इसके अलावा, यह कार्यान्वयन और प्लेटफ़ॉर्म के आधार पर नियमित रूप से बदलता रहता है।

मूल बातें: तुरंत प्रक्रिया में शामिल होना

प्रारंभ में, ptrace सिस्टम कॉल जिस पर इसे बनाया गया था strace, का उपयोग केवल प्रोग्राम को विशेष मोड में चलाने पर ही किया जा सकता है। संस्करण 6 यूनिक्स के दिनों में यह सीमा उचित लग सकती थी। आजकल, यह पर्याप्त नहीं रह गया है: कभी-कभी आपको किसी कार्यशील कार्यक्रम की समस्याओं की जांच करने की आवश्यकता होती है। एक विशिष्ट उदाहरण एक हैंडल या स्लीपिंग पर अवरुद्ध प्रक्रिया है। इसलिए आधुनिक strace तुरंत प्रक्रियाओं में शामिल हो सकते हैं.

जमने का उदाहरण कार्यक्रमों:

int main(int argc, char *argv[])
{
    (void) argc; (void) argv;

    char str[] = "write men";

    write(STDOUT_FILENO, str, sizeof(str));

    /* Sleep indefinitely or until a signal arrives */
    pause();

    write(STDOUT_FILENO, str, sizeof(str));

    return EXIT_SUCCESS;
}

आइए प्रोग्राम बनाएं और सुनिश्चित करें कि यह फ़्रीज़ हो गया है:

$ gcc examples/write-sleep.c -o write-sleep
$ ./write-sleep
./write-sleep
write me
^C
$

आइए अब इसमें शामिल होने का प्रयास करें:

$ ./write-sleep &
[1] 15329
write me
$ strace -p 15329
strace: Process 15329 attached
pause(
^Cstrace: Process 15329 detached
 <detached ...>

प्रोग्राम कॉल द्वारा अवरुद्ध किया गया pause. आइए देखें कि वह संकेतों पर कैसी प्रतिक्रिया देती है:

$ strace -o write-sleep.log -p 15329 &
strace: Process 15329 attached
$
$ kill -CONT 15329
$ cat write-sleep.log
pause()                                 = ? ERESTARTNOHAND (To be restarted if no handler)
--- SIGCONT {si_signo=SIGCONT, si_code=SI_USER, si_pid=14989, si_uid=1001} ---
pause(
$
$ kill -TERM 15329
$ cat write-sleep.log
pause()                                 = ? ERESTARTNOHAND (To be restarted if no handler)
--- SIGCONT {si_signo=SIGCONT, si_code=SI_USER, si_pid=14989, si_uid=1001} ---
pause()                                 = ? ERESTARTNOHAND (To be restarted if no handler)
--- SIGTERM {si_signo=SIGTERM, si_code=SI_USER, si_pid=14989, si_uid=1001} ---
+++ killed by SIGTERM +++

हमने फ्रोजन प्रोग्राम लॉन्च किया और इसका उपयोग करके इसमें शामिल हुए strace. दो बातें स्पष्ट हो गईं: पॉज़ सिस्टम कॉल बिना हैंडलर के सिग्नलों को अनदेखा कर देता है और, अधिक दिलचस्प बात यह है कि स्ट्रेस न केवल सिस्टम कॉल्स की निगरानी करता है, बल्कि आने वाले सिग्नलों की भी निगरानी करता है।

उदाहरण: बाल प्रक्रियाओं पर नज़र रखना

कॉल के माध्यम से प्रक्रियाओं के साथ कार्य करना fork - सभी यूनिक्स का आधार। आइए देखें कि सरल "प्रजनन" के उदाहरण का उपयोग करके स्ट्रेस एक प्रोसेस ट्री के साथ कैसे काम करता है कार्यक्रमों:

int main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t parent_pid = getpid();
    pid_t child_pid = fork();
    if (child_pid == 0) {
        /* A child is born! */
        child_pid = getpid();

        /* In the end of the day printf is just a call to write(2). */
        printf("child (self=%d)n", child_pid);
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

    printf("parent (self=%d, child=%d)n", parent_pid, child_pid);

    wait(NULL);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

यहां मूल प्रक्रिया एक चाइल्ड प्रक्रिया बनाती है, दोनों मानक आउटपुट पर लिखते हैं:

$ gcc examples/fork-write.c -o fork-write
$ ./fork-write
parent (self=11274, child=11275)
child (self=11275)

डिफ़ॉल्ट रूप से, हम केवल मूल प्रक्रिया से सिस्टम कॉल देखेंगे:

$ strace -e trace=write -ofork-write.log ./fork-write
child (self=22049)
parent (self=22048, child=22049)
$ cat fork-write.log
write(1, "parent (self=22048, child=22049)"..., 33) = 33
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=22049, si_uid=1001, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
+++ exited with 0 +++

ध्वज आपको संपूर्ण प्रक्रिया ट्री को ट्रैक करने में मदद करता है -f, कौन strace चाइल्ड प्रक्रियाओं में सिस्टम कॉल की निगरानी करता है। यह आउटपुट की प्रत्येक पंक्ति में जुड़ जाता है pid वह प्रक्रिया जो सिस्टम आउटपुट बनाती है:

$ strace -f -e trace=write -ofork-write.log ./fork-write
parent (self=22710, child=22711)
child (self=22711)
$ cat fork-write.log
22710 write(1, "parent (self=22710, child=22711)"..., 33) = 33
22711 write(1, "child (self=22711)n", 19) = 19
22711 +++ exited with 0 +++
22710 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=22711, si_uid=1001, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
22710 +++ exited with 0 +++

इस संदर्भ में, सिस्टम कॉल के समूह द्वारा फ़िल्टर करना उपयोगी हो सकता है:

$ strace -f -e trace=%process -ofork-write.log ./fork-write
parent (self=23610, child=23611)
child (self=23611)
$ cat fork-write.log
23610 execve("./fork-write", ["./fork-write"], 0x7fff696ff720 /* 63 vars */) = 0
23610 arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f3d03ba44c0) = 0
23610 clone(child_stack=NULL, flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD, child_tidptr=0x7f3d03ba4790) = 23611
23610 wait4(-1,  <unfinished ...>
23611 exit_group(0)                     = ?
23611 +++ exited with 0 +++
23610 <... wait4 resumed> NULL, 0, NULL) = 23611
23610 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=23611, si_uid=1001, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
23610 exit_group(0)                     = ?
23610 +++ exited with 0 +++

वैसे, नई प्रक्रिया बनाने के लिए किस सिस्टम कॉल का उपयोग किया जाता है?

उदाहरण: हैंडल के बजाय फ़ाइल पथ

फ़ाइल डिस्क्रिप्टर को जानना निश्चित रूप से उपयोगी है, लेकिन प्रोग्राम द्वारा एक्सेस की जाने वाली विशिष्ट फ़ाइलों के नाम भी काम में आ सकते हैं।

अगला कार्यक्रम एक अस्थायी फ़ाइल में पंक्ति लिखता है:

void do_write(int out_fd)
{
    char str[] = "write me to a filen";

    if (sizeof(str) != write(out_fd, str, sizeof(str))){
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    char tmp_filename_template[] = "/tmp/output_fileXXXXXX";

    int out_fd = mkstemp(tmp_filename_template);
    if (out_fd == -1) {
        perror("mkstemp");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    do_write(out_fd);

    return EXIT_SUCCESS;
}

सामान्य कॉल के दौरान strace सिस्टम कॉल को दिए गए डिस्क्रिप्टर नंबर का मान दिखाएगा:

$ strace -e trace=write -o write-tmp-file.log ./write-tmp-file
$ cat write-tmp-file.log
write(3, "write me to a filen", 20)  = 20
+++ exited with 0 +++

एक झंडे के साथ -y उपयोगिता उस फ़ाइल का पथ दिखाती है जिससे डिस्क्रिप्टर मेल खाता है:

$ strace -y -e trace=write -o write-tmp-file.log ./write-tmp-file
$ cat write-tmp-file.log
write(3</tmp/output_fileCf5MyW>, "write me to a filen", 20) = 20
+++ exited with 0 +++

उदाहरण: फ़ाइल एक्सेस ट्रैकिंग

एक अन्य उपयोगी सुविधा: केवल विशिष्ट फ़ाइल से संबद्ध सिस्टम कॉल प्रदर्शित करें। अगला कार्यक्रम तर्क के रूप में पारित एक मनमानी फ़ाइल में एक पंक्ति जोड़ता है:

void do_write(int out_fd)
{
    char str[] = "write me to a filen";

    if (sizeof(str) != write(out_fd, str, sizeof(str))){
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    /*
     * Path will be provided by the first program argument.
     *  */
    const char *path = argv[1];

    /*
     * Open an existing file for writing in append mode.
     *  */
    int out_fd = open(path, O_APPEND | O_WRONLY);
    if (out_fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    do_write(out_fd);

    return EXIT_SUCCESS;
}

По умолчанию strace बहुत सारी अनावश्यक जानकारी प्रदर्शित करता है. झंडा -P एक तर्क के साथ स्ट्रेस केवल निर्दिष्ट फ़ाइल पर कॉल प्रिंट करने का कारण बनता है:

$ strace -y -P/tmp/test_file.log -o write-file.log ./write-file /tmp/test_file.log
$ cat write-file.log
openat(AT_FDCWD, "/tmp/test_file.log", O_WRONLY|O_APPEND) = 3</tmp/test_file.log>
write(3</tmp/test_file.log>, "write me to a filen", 20) = 20
+++ exited with 0 +++

उदाहरण: मल्टीथ्रेडेड प्रोग्राम

उपयोगिता strace मल्टी-थ्रेडेड के साथ काम करते समय भी मदद मिल सकती है कार्यक्रम. निम्नलिखित प्रोग्राम दो स्ट्रीम से मानक आउटपुट को लिखता है:

void *thread(void *arg)
{
    (void) arg;

    printf("Secondary thread: workingn");
    sleep(1);
    printf("Secondary thread: donen");

    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("Initial thread: launching a threadn");

    pthread_t thr;
    if (0 != pthread_create(&thr, NULL, thread, NULL)) {
        fprintf(stderr, "Initial thread: failed to create a thread");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Initial thread: joining a threadn");
    if (0 != pthread_join(thr, NULL)) {
        fprintf(stderr, "Initial thread: failed to join a thread");
        exit(EXIT_FAILURE);
    };

    printf("Initial thread: done");

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

स्वाभाविक रूप से, इसे लिंकर के लिए एक विशेष अभिवादन के साथ संकलित किया जाना चाहिए - -pthread ध्वज:

$ gcc examples/thread-write.c -pthread -o thread-write
$ ./thread-write
/thread-write
Initial thread: launching a thread
Initial thread: joining a thread
Secondary thread: working
Secondary thread: done
Initial thread: done
$

झंडा -f, जैसा कि नियमित प्रक्रियाओं के मामले में होता है, प्रत्येक पंक्ति की शुरुआत में प्रक्रिया की पिड जोड़ देगा।

स्वाभाविक रूप से, हम POSIX थ्रेड्स मानक के कार्यान्वयन के अर्थ में थ्रेड पहचानकर्ता के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, बल्कि लिनक्स में कार्य शेड्यूलर द्वारा उपयोग की जाने वाली संख्या के बारे में बात कर रहे हैं। उत्तरार्द्ध के दृष्टिकोण से, कोई प्रक्रिया या थ्रेड नहीं हैं - ऐसे कार्य हैं जिन्हें मशीन के उपलब्ध कोर के बीच वितरित करने की आवश्यकता है।

एकाधिक थ्रेड में काम करते समय, सिस्टम कॉल बहुत अधिक हो जाती हैं:

$ strace -f -othread-write.log ./thread-write
$ wc -l thread-write.log
60 thread-write.log

अपने आप को केवल प्रक्रिया प्रबंधन और सिस्टम कॉल तक सीमित रखना ही उचित है write:

$ strace -f -e trace="%process,write" -othread-write.log ./thread-write
$ cat thread-write.log
18211 execve("./thread-write", ["./thread-write"], 0x7ffc6b8d58f0 /* 64 vars */) = 0
18211 arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f38ea3b7740) = 0
18211 write(1, "Initial thread: launching a thre"..., 35) = 35
18211 clone(child_stack=0x7f38e9ba2fb0, flags=CLONE_VM|CLONE_FS|CLONE_FILES|CLONE_SIGHAND|CLONE_THREAD|CLONE_SYSVSEM|CLONE_SETTLS|CLONE_PARENT_SETTID|CLONE_CHILD_CLEARTID, parent_tidptr=0x7f38e9ba39d0, tls=0x7f38e9ba3700, child_tidptr=0x7f38e9ba39d0) = 18212
18211 write(1, "Initial thread: joining a thread"..., 33) = 33
18212 write(1, "Secondary thread: workingn", 26) = 26
18212 write(1, "Secondary thread: donen", 23) = 23
18212 exit(0)                           = ?
18212 +++ exited with 0 +++
18211 write(1, "Initial thread: done", 20) = 20
18211 exit_group(0)                     = ?
18211 +++ exited with 0 +++

वैसे, प्रश्न. नया थ्रेड बनाने के लिए किस सिस्टम कॉल का उपयोग किया जाता है? थ्रेड्स के लिए यह कॉल प्रक्रियाओं के लिए कॉल से किस प्रकार भिन्न है?

मास्टर क्लास: सिस्टम कॉल के समय प्रोसेस स्टैक

इनमें से एक हाल ही में सामने आया है strace क्षमताएं - सिस्टम कॉल के समय फ़ंक्शन कॉल के स्टैक को प्रदर्शित करना। सरल उदाहरण:

void do_write(void)
{
    char str[] = "write me to stdoutn";
    if (sizeof(str) != write(STDOUT_FILENO, str, sizeof(str))){
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    do_write();
    return EXIT_SUCCESS;
}

स्वाभाविक रूप से, प्रोग्राम आउटपुट बहुत बड़ा हो जाता है, और, ध्वज के अतिरिक्त -k (कॉल स्टैक डिस्प्ले), सिस्टम कॉल को नाम से फ़िल्टर करना समझ में आता है:

$ gcc examples/write-simple.c -o write-simple
$ strace -k -e trace=write -o write-simple.log ./write-simple
write me to stdout
$ cat write-simple.log
write(1, "write me to stdoutn", 20)  = 20
 > /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.27.so(__write+0x14) [0x110154]
 > /home/vkazanov/projects-my/strace-post/write-simple(do_write+0x50) [0x78a]
 > /home/vkazanov/projects-my/strace-post/write-simple(main+0x14) [0x7d1]
 > /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.27.so(__libc_start_main+0xe7) [0x21b97]
 > /home/vkazanov/projects-my/strace-post/write-simple(_start+0x2a) [0x65a]
+++ exited with 0 +++

मास्टर क्लास: त्रुटि इंजेक्शन

और एक और नई और बहुत उपयोगी सुविधा: त्रुटि इंजेक्शन। यहाँ कार्यक्रम, आउटपुट स्ट्रीम में दो पंक्तियाँ लिखना:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void do_write(const char *str, ssize_t len)
{
    if (len != write(STDOUT_FILENO, str, (size_t)len)){
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    (void) argc; (void) argv;

    char str1[] = "write me 1n";
    do_write(str1, sizeof(str1));

    char str2[] = "write me 2n";
    do_write(str2, sizeof(str2));

    return EXIT_SUCCESS;
}

आइए दोनों राइट कॉल का पता लगाएं:

$ gcc examples/write-twice.c -o write-twice
$ ./write-twice
write me 1
write me 2
$ strace -e trace=write -owrite-twice.log ./write-twice
write me 1
write me 2
$ cat write-twice.log
write(1, "write me 1n", 12)          = 12
write(1, "write me 2n", 12)          = 12
+++ exited with 0 +++

अब हम अभिव्यक्ति का उपयोग करते हैं injectएक त्रुटि डालने के लिए EBADF सभी लिखित कॉल में:

$ strace -e trace=write -e inject=write:error=EBADF -owrite-twice.log ./write-twice
$ cat write-twice.log
write(1, "write me 1n", 12)          = -1 EBADF (Bad file descriptor) (INJECTED)
write(3, "write: Bad file descriptorn", 27) = -1 EBADF (Bad file descriptor) (INJECTED)
+++ exited with 1 +++

यह दिलचस्प है कि कौन सी त्रुटियाँ लौटाई जाती हैं सब चुनौतियों write, जिसमें डर के पीछे छिपी कॉल भी शामिल है। केवल पहली कॉल के लिए त्रुटि लौटाना ही समझ में आता है:

$ strace -e trace=write -e inject=write:error=EBADF:when=1 -owrite-twice.log ./write-twice
write: Bad file descriptor
$ cat write-twice.log
write(1, "write me 1n", 12)          = -1 EBADF (Bad file descriptor) (INJECTED)
write(3, "write: Bad file descriptorn", 27) = 27
+++ exited with 1 +++

या दूसरा:

$ strace -e trace=write -e inject=write:error=EBADF:when=2 -owrite-twice.log ./write-twice
write me 1
write: Bad file descriptor
$ cat write-twice.log
write(1, "write me 1n", 12)          = 12
write(1, "write me 2n", 12)          = -1 EBADF (Bad file descriptor) (INJECTED)
write(3, "write: Bad file descriptorn", 27) = 27
+++ exited with 1 +++

त्रुटि प्रकार निर्दिष्ट करना आवश्यक नहीं है:

$ strace -e trace=write -e fault=write:when=1 -owrite-twice.log ./write-twice
$ cat write-twice.log
write(1, "write me 1n", 12)          = -1 ENOSYS (Function not implemented) (INJECTED)
write(3, "write: Function not implementedn", 32) = 32
+++ exited with 1 +++

अन्य झंडों के संयोजन में, आप किसी विशिष्ट फ़ाइल तक पहुंच को "तोड़" सकते हैं। उदाहरण:

$ strace -y -P/tmp/test_file.log -e inject=file:error=ENOENT -o write-file.log ./write-file /tmp/test_file.log
open: No such file or directory
$ cat write-file.log
openat(AT_FDCWD, "/tmp/test_file.log", O_WRONLY|O_APPEND) = -1 ENOENT (No such file or directory) (INJECTED)
+++ exited with 1 +++

त्रुटि इंजेक्शन के अलावा, एक कर सकते हैं कॉल करने या सिग्नल प्राप्त करने में देरी करें।

अंतभाषण

उपयोगिता strace - एक सरल और विश्वसनीय उपकरण. लेकिन सिस्टम कॉल के अलावा, प्रोग्राम और ऑपरेटिंग सिस्टम के संचालन के अन्य पहलुओं को डीबग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह गतिशील रूप से जुड़े पुस्तकालयों में कॉल को ट्रैक कर सकता है। लेट्रेस, वे ऑपरेटिंग सिस्टम के संचालन को देख सकते हैं सिस्टमटैप и फूट, और आपको प्रोग्राम प्रदर्शन की गहराई से जांच करने की अनुमति देता है पर्फ़. फिर भी, यह है strace - मेरे अपने और अन्य लोगों के कार्यक्रमों में समस्याओं के मामले में रक्षा की पहली पंक्ति, और मैं इसे सप्ताह में कम से कम एक-दो बार उपयोग करता हूं।

संक्षेप में, यदि आपको यूनिक्स पसंद है, तो पढ़ें man 1 strace और बेझिझक अपने कार्यक्रमों पर नज़र डालें!

स्रोत: www.habr.com

लिनक्स में स्ट्रेस: इतिहास, डिज़ाइन और उपयोग

सामग्री

प्रजाति की उत्पत्ति

स्ट्रेस डिवाइस संक्षेप में: पिगलेट ट्रेस

मूल बातें: एक प्रोग्राम चलाना, स्ट्रेस चलाना

मूल बातें: तुरंत प्रक्रिया में शामिल होना

उदाहरण: बाल प्रक्रियाओं पर नज़र रखना

उदाहरण: हैंडल के बजाय फ़ाइल पथ

उदाहरण: फ़ाइल एक्सेस ट्रैकिंग

उदाहरण: मल्टीथ्रेडेड प्रोग्राम

मास्टर क्लास: सिस्टम कॉल के समय प्रोसेस स्टैक

मास्टर क्लास: त्रुटि इंजेक्शन

अंतभाषण

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मूल बातें: तुरंत प्रक्रिया में शामिल होना

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