Linux: Полное руководство

Формат вызова команды strace следующий:

strace [-dffhiqrtttTvxx] [-acolumn] [-eexpr] ... [-ofile] [-ppid] ... [-sstrsize] [-uusername] [command | arg ...]]

Ключи программы перечислены в таблице 22.3.

Ключи командной строки strace Таблица 22.3

Ключ	Назначение
– с	Подсчитывать время, затраченное на каждый вызов и обработку ошибок. В конце трассировки будет представлен подробный отчет
– d	Выводить отладочные сообщения самой программы strace на стандартный вывод ошибки
– f	Трассировать дочерние процессы, созданные уже трассируемыми процессами
– ff	Данная опция применятся только вместе с опцией -o имя_файла. Каждый трассируемый процесс будет записан в файл имя_файла.pid
– F	Следовать вызовам vfork. Данную опцию нельзя использовать вместе с опцией -f
– h	Вывести справку
– i	Выводить указатель инструкции во время системного вызова
– q	«Тихий режим». Подавляет вывод некоторых сообщений
– r	Выводить относительную метку времени для каждого вызова
– t	Перед каждой строкой выводить текущее время
– tt	То же, что и -t, но будут выводиться также микросекунды
– T	Показывать время, потраченное на системный вызов (то есть разницу между временем запуска и временем завершения вызова). Для каждого вызова
– v	Получение дополнительной информации
– V	Вывести номер версии strace
– X	Выводить не-ASCII строки в шестнадцатеричном формате
– XX	Выводить все строки в шестнадцатеричном формате
– a столбец	Выровнять возвращаемые вызовами значения в указанном столбце (по умолчанию 40)
– e выражение	Позволяет задать отслеживаемые события. За более подробной информацией обратитесь к справочной системе
– e trace=набор	Определить набор отслеживаемых вызовов. Например, trace=open,close,read,write
– e trace=file	Будут отслеживаться только вызовы для работы с файлами (open, stat, chmod, unlink и т.д.)
– e trace=process	Отслеживаются вызовы для работы с процессами (fork, exec, wait и др.)
– e trace=network	Отслеживаются сетевые вызовы
– e trace=signal	Отслеживаются вызовы для работы с сигналами
– e trace=ipc	Отслеживаются IPC-вызовы
– e abbrev=набор	Сокращает вывод каждого члена структуры. Например, abbrev=all или abbrev=none
– e verbose=набор	Различать структуры различных системных вызовов, по умолчанию verbose=all
– e raw=set	Выводит не декодированные значения аргументов системных вызовов. Данный аргумент полезен, если вы не доверяете декодированию или хотите знать точное числовое представление аргумента
– e signal=набор	Определяет набор трассируемых сигналов. По умолчанию signal=all. Вы можете использовать восклицательный знак для отрицания, например, signal=!SIGIO означает, что сигнал SIGIO не будет трассирован
– e read=набор	Выполнять полный шестнадцатиричный и ASCII-дамп всех прочитанных вызовом read данных. Например, чтобы видеть все данные, поступающие через дескрипторы 2 и 7, введите read=2,7
– e write=набор	То же, что и -e read, но только для записи
– o имя_файла	Перенаправить вывод программы в указанный файл. Данный файл будет полезен для дальнейшего анализа трассировки
– p pid	Присоединиться к процессу с PID=pid и начать трассировку
– s размер	Установить максимальный размер строки (по умолчанию 32). Имена файлов не рассматриваются как строки, поэтому всегда будут напечатаны полностью
– S критерий	Сортирует вывод гистограммы, которая выводится опцией -с, по заданному критерию: time (время), calls (вызовы), name (имя) и nothing (без сортировки)
– u имя_пользователя	Запустить программу от имени указанного пользователя. Эта опция будет полезной, если вы, зарегистрировавшись как root, будете проверять корректность работы программы, если бы она была запущена под другим пользователем

Вы даже не можете себе представить, какие системные вызовы использует такая маленькая программка:

Листинг 22.2. Файл prog.с

#include <stdio.h>

int main {
 printf("Hello\n");
 return 0;
}

Откомпилируйте эту программу (gcc -o prog prog.c) и запустите strace:

$ strace prog

Вы увидите следующий вывод:

execve("./a.out", ["./а.out"], [/* 21 vars */]) = 0
uname((sys="Linux", node="localhost.localdomain", ...}) = 0
brk(0) = 0x80495b4
open("/etc/ld.so.preload", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY) = 7
fstat64(7, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=31578, ...}) = 0
old_mmap(NULL, 31578, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 7, 0) = 0x40014000
close(7) = 0
open("/lib/i686/libc.so.6", O_RDONLY) =7
read(7, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0`u\1В4\0"..., 1024) = 1024
fstat64(7, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1401027, ...}) = 0
old_mmap(0x42000000, 1264928, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE, 7, 0) = 0x42000000
mprotect(0x4212c000, 36128, PROT_NONE) = 0
old_mmap(0x4212c000, 20480, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, 7, 0x12c000) = 0x4212c000
old_mmap(0x42131000, 15648, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x42131000
close(7) = 0
munmap(0x40014000, 31578) = 0
brk(0) = 0x80495b4
brk(0x80495e4) = 0x80495e4
brk(0x804a000) = 0x804a000
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40014000
write(1, "Hello\n", 6) =6
munmap(0x40014000, 4096) = 0
_exit(0) = ?

Читать вызовы нужно так:

имя системного вызова = возвращаемое значение

В нашем случае мы вывели на консоль шесть символов, поэтому вызов write возвратит значение 6.

В случае, если системный вызов завершился неудачно (обычно код ошибки -1), программа strace выводит не только код, но и описание ошибки:

open("/foo/bar", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)

Стандартные константы выводятся в их символьном представлении:

open("file.dat", O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT, 0666) = 3

Сигналы также выводятся в символьном представлении, например:

sigsuspend([] <unfinished ...>
– -- SIGINT (Interrupt) ---
+++ killed by SIGINT +++

Структуры, точнее члены структур, заключаются в фигурные скобки и выводятся в формате имя_члена=значение, например:

lstat("/dev/null", {st_mode=S_IFCHR|0666, st_rdev=makedev(1, 3), ...}) =0

Символьные указатели печатаются как строки в С, то есть их значения заключены в двойные кавычки:

read(3, "root::0:0:System Administrator:/"..., 1024) = 422

22.5. Оптимизация программ. Профайлер gprof

Ваша программа работает медленно? Скорее всего, причина кроется в неэффективном, медленном алгоритме. Существуют программы, позволяющие определить время работы каждой функции вашей программы и всей программы в целом. Программы такого рода называются профайлерами. В вашем дистрибутиве может присутствовать один из профайлеров gprof, prof, profiler.

Сейчас мы рассмотрим программу gprof (The GNU Profiler), позволяющую определить время работы каждой функции. Основные ключи программы представлены в таблице 22.3.

Ключи командной строки gprof Таблица 22.3

Ключ	Назначение
– а	He выводить информацию о статических функциях
– b	Не выводить описание каждого поля в итоговой таблице
– с	Включить эвристический анализ текстового сегмента объектного файла с целью создания статического графика вызовов
– e имя_функции	На выводить отчет о работе указанной функции и обо всех функциях, которые из нее вызываются
– E имя функции	Не обрабатывать указанную функцию и все функции, которые она вызывает
– f имя_функции	выводить информацию только об указанной функции и обо всех функциях, которые из нее вызываются
– F имя_функции	Обрабатывать только указанную функцию и все функции, которые из нее вызываются
– k func1 func2	Не выводить информацию о вызове функции func2 из функции func1
– s	Создание итогового файла gmon.sum
– z	Вывести функции с нулевым процессорным временем

22.5.1. Использование профайлера

Для использования профайлера нужно скомпилировать программу с опцией компилятора – pg и без опции – о. так как профайлер по умолчанию работает с файлом a.out. После этого запустите файл a.out, чтобы он создал файл gmon.out. Теперь запустите профайлер с параметром – -nograph:

$ gcc -pg 1.с
$ ./а.out
$ gprof -b –no-graph

Без ключа – b профайлер выведет описание полей итоговой таблицы:

♦ Time: время работы функции в процентном соотношении;

♦ cumulative seconds: сумма числа секунд этой функции и вызывающих ее функций;

♦ self seconds: число секунд, потраченное на работу этой функции в отдельности;

♦ Calls: число вызовов;

♦ self ms/calls: количество миллисекунд, на протяжении которых функция выполнялась;