调试linux应用程序的方法
进程无法启动,软件运行速度突然变慢,程序的\等等都是让每个Unix系统用户头痛的问题,本文通过三个实际案例演示如何使用truss、strace和ltrace这三个常用的调试工具来快速诊断软件的\疑难杂症\。
truss和strace用来跟踪一个进程的系统调用或信号产生的情况,而 ltrace用来跟踪进程调用库函数的情况。truss是早期为System V R4开发的调试程序,包括Aix、FreeBSD在内的大部分Unix系统都自带了这个工具;而strace最初是为SunOS系统编写的,ltrace 最早出现在GNU/Debian Linux中。这两个工具现在也已被移植到了大部分Unix系统中,大多数Linux发行版都自带了strace和ltrace,而FreeBSD也可通过Ports安装它们。
你不仅可以从命令行调试一个新开始的程序,也可以把truss、strace或ltrace绑定到一个已有的PID上来调试一个正在运行的程序。三个调试工具的基本使用方法大体相同,下面仅介绍三者共有,而且是最常用的三个命令行参数:
-f :除了跟踪当前进程外,还跟踪其子进程。
-o file :将输出信息写到文件file中,而不是显示到标准错误输出(stderr)。 -p pid :绑定到一个由pid对应的正在运行的进程。此参数常用来调试后台进程。
使用上述三个参数基本上就可以完成大多数调试任务了,下面举几个命令行例子:
truss -o ls.truss ls -al: 跟踪ls -al的运行,将输出信息写到文件/tmp/ls.truss中。
strace -f -o vim.strace vim: 跟踪vim及其子进程的运行,将输出信息写到文件vim.strace。
ltrace -p 234: 跟踪一个pid为234的已经在运行的进程。
三个调试工具的输出结果格式也很相似,以strace为例:
brk(0 = 0x8062aa8 brk(0x8063000 = 0x8063000
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0x92f = 0x40016000
每一行都是一条系统调用,等号左边是系统调用的函数名及其参数,右边是该调用的返回值。 truss、strace和ltrace的工作原理大同小异,都是使用ptrace系统调用跟踪调试运行中的进程,详细原理不在本文讨论范围内,有兴趣可以参考它们的源代码。
举两个实例演示如何利用这三个调试工具诊断软件的\疑难杂症\:
案例一:运行clint出现Segment Fault错误
操作系统:FreeBSD-5.2.1-release
clint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.cpp Segmentation fault (core dumped
在Unix系统中遇见\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 clint Segmentation fault (core dumped # tail clint.truss
739: read(0x6,0x806f000,0x1000 = 4096 (0x1000 739: fstat(6,0xbfbfe4d0 = 0 (0x0 739: fcntl(0x6,0x3,0x0 = 4 (0x4 739: fcntl(0x6,0x4,0x0 = 0 (0x0 739: close(6 = 0 (0x0
739: stat(\SIGNAL 11 SIGNAL 11
Process stopped because of: 16 process 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(\,问题就出在这里:clint找不到目录\,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\Fault\。继续用truss跟踪,发现clint还需要这个目录\,建好这个目录后 clint终于能够正常运行了。
案例二:vim启动速度明显变慢
操作系统:FreeBSD-5.2.1-release
vim版本为6.2.154,从命令行运行vim后,要等待近半分钟才能进入编辑界面,而且没有任何错误输出。仔细检查了. vimrc和所有的vim脚本都没有错误配置,在网上也找不到类似问题的解决办法,难不成要hacking source code?没有必要,用truss就能找到问题所在:
# truss -f -D -o vim.truss vim
这里-D参数的作用是:在每行输出前加上相对时间戳,即每执行一条系统调用所耗费的时间。我们只要关注哪些系统调用耗费的时间比较长就可以了,用less仔细查看输出文
件vim.truss,很快就找到了疑点:
735: 0.000021511 socket(0x2,0x1,0x0 = 4 (0x4
735: 0.000014248 setsockopt(0x4,0x6,0x1,0xbfbfe3c8,0x4 = 0 (0x0 735: 0.000013688 setsockopt(0x4,0xffff,0x8,0xbfbfe2ec,0x4 = 0 (0x0
735: 0.000203657 connect(0x4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16 ERR#61 'Connection refused'
735: 0.000017042 close(4 = 0 (0x0
735: 1.009366553 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460 = 0 (0x0 735: 0.000019556 socket(0x2,0x1,0x0 = 4 (0x4
735: 0.000013409 setsockopt(0x4,0x6,0x1,0xbfbfe3c8,0x4 = 0 (0x0 735: 0.000013130 setsockopt(0x4,0xffff,0x8,0xbfbfe2ec,0x4 = 0 (0x0
735: 0.000272102 connect(0x4,{ AF_INET 10.57.18.27:6000 },16 ERR#61 'Connection refused'
735: 0.000015924 close(4 = 0 (0x0
735: 1.009338338 nanosleep(0xbfbfe468,0xbfbfe460 = 0 (0x0
vim试图连接10.57.18.27这台主机的6000端口(第四行的 connect()),连接失败后,睡眠一秒钟继续重试(第6行的nanosleep())。以上片断循环出现了十几次,每次都要耗费一秒多钟的时间,这就是vim明显变慢的原因。可是,你肯定会纳闷:\怎么会无缘无故连接其它计算机的6000端口呢?\。问得好,那么请你回想一下6000是什么服务的端口?没错,就是X Server。看来vim是要把输出定向到一个远程X Server,那么Shell中肯定定义了DISPLAY变量,查看.cshrc,果然有这么一行:setenv DISPLAY ${REMOTEHOST}:0,把它注释掉,再重新登录,问题就解决了。
案例三:用调试工具掌握软件的工作原理