ltrace命令详解

羽林君 2023-12-19 00:00

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ltrace用来跟踪进程调用库函数的情况

补充说明

NAME
ltrace - A library call tracer

ltrace命令 是用来跟踪进程调用库函数的情况。

语法

ltrace [option ...] [command [arg ...]]

选项

-a 对齐具体某个列的返回值。
-c 计算时间和调用，并在程序退出时打印摘要。
-C 解码低级别名称（内核级）为用户级名称。
-d 打印调试信息。
-e 改变跟踪的事件。
-f 跟踪子进程。
-h 打印帮助信息。
-i 打印指令指针，当库调用时。
-l 只打印某个库中的调用。
-L 不打印库调用。
-n, --indent=NR 对每个调用级别嵌套以NR个空格进行缩进输出。
-o, --output=file 把输出定向到文件。
-p PID 附着在值为PID的进程号上进行ltrace。
-r 打印相对时间戳。
-s STRLEN 设置打印的字符串最大长度。
-S 显示系统调用。
-t, -tt, -ttt 打印绝对时间戳。
-T 输出每个调用过程的时间开销。
-u USERNAME 使用某个用户id或组ID来运行命令。
-V, --version 打印版本信息，然后退出。
-x NAME treat the global NAME like a library subroutine.（求翻译）

实例

最基本应用，不带任何参数：

[guest@localhost tmp]$ ltrace ./a.out
__libc_start_main(0x80484aa, 1, 0xbfc07744, 0x8048550, 0x8048540 
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 10, 6, 4no1:10 no2:6 diff:4 ) = 24
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 9, 7, 2no1:9 no2:7 diff:2 ) = 23
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 8, 8, 0no1:8 no2:8 diff:0 ) = 23
--- SIGFPE (Floating point exception) ---
+++ killed by SIGFPE +++

输出调用时间开销：

[guest@localhost tmp]$ ltrace -T ./a.out
__libc_start_main(0x80484aa, 1, 0xbf81d394, 0x8048550, 0x8048540 
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 10, 6, 4no1:10 no2:6 diff:4 ) = 24 <0.000972>
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 9, 7, 2no1:9 no2:7 diff:2 ) = 23 <0.000155>
printf("no1:%d \t no2:%d \t diff:%d\n", 8, 8, 0no1:8 no2:8 diff:0 ) = 23 <0.000153>
--- SIGFPE (Floating point exception) ---
+++ killed by SIGFPE +++

显示系统调用：

[guest@localhost tmp]$ ltrace -S ./a.out
SYS_brk(NULL) = 0x9e20000
SYS_access(0xa4710f, 4, 0xa4afc0, 0, 0xa4b644) = 0
SYS_open("/etc/ld.so.preload", 0, 02) = 3
SYS_fstat64(3, 0xbfbd7a94, 0xa4afc0, -1, 3) = 0
SYS_mmap2(0, 17, 3, 2, 3) = 0xb7f2a000
SYS_close(3) = 0
SYS_open("/lib/libcwait.so", 0, 00) = 3
SYS_read(3, "\177ELF\001\001\001", 512) = 512
SYS_fstat64(3, 0xbfbd76fc, 0xa4afc0, 4, 0xa4b658) = 0
SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1) = 0xb7f29000
SYS_mmap2(0, 5544, 5, 2050, 3) = 0x423000
SYS_mmap2(0x424000, 4096, 3, 2066, 3) = 0x424000
.............省去若干行

ltrace的功能是能够跟踪进程的库函数调用，它是如何实现的呢？

在ltrace源代码从chinaunix.net中下载下来，做了一个粗略的分析。

ltrace其实也是基于ptrace。我们知道，ptrace能够主要是用来跟踪系统调用，那么它是如何跟踪库函数呢？

首先ltrace打开elf文件，对其进行分析。在elf文件中，出于动态连接的需要，需要在elf文件中保存函数的符号，供连接器使用。具体格式，大家可以参考elf文件的格式。

这样ltrace就能够获得该文件中，所有系统调用的符号，以及对应的执行指令。然后，ltrace将该指令所对应的4个字节，替换成断点。其实现大家可以参考Playing with ptrace, Part II。

这样在进程执行到相应的库函数后，就可以通知到了ltrace，ltrace将对应的库函数打印出来之后，继续执行子进程。

实际上ltrace与strace使用的技术大体相同，但ltrace在对支持fork和clone方面，不如strace。strace在收到frok和clone等系统调用后，做了相应的处理，而ltrace没有。

ltrace能够跟踪进程的库函数调用,它会显现出哪个库函数被调用,而strace则是跟踪程序的每个系统调用.

下面是一个ltrace与strace的对比

一)系统调用的输出对比

我们用输出hello world的程序做如下测试:

#include intmain (){        printf("Hello world!\n");        return 0;}

gcc hello.c -o hello

用ltrace跟踪hello程序,如下:

ltrace ./hello__libc_start_main(0x8048354, 1, 0xbf869aa4, 0x8048390, 0x8048380 puts("Hello world!"Hello world!)                                                             = 13+++ exited (status 0) +++

注:我们看到程序调用了puts();库函数做了输出.

用strace跟踪hello程序,如下:

strace ./helloexecve("./hello", ["./hello"], [/* 30 vars */]) = 0brk(0)                                  = 0x83d4000mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f8a000access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=80846, ...}) = 0mmap2(NULL, 80846, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb7f76000close(3)                                = 0open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0000?\270"..., 512) = 512fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1576952, ...}) = 0mmap2(0xb6e000, 1295780, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6e000mmap2(0xca5000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x137) = 0xca5000mmap2(0xca8000, 9636, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xca8000close(3)                                = 0mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f75000set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0xb7f756c0, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0mprotect(0xca5000, 8192, PROT_READ)     = 0mprotect(0xb6a000, 4096, PROT_READ)     = 0munmap(0xb7f76000, 80846)               = 0fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f89000write(1, "Hello world!\n", 13Hello world!)          = 13exit_group(0)                           = ?Process 2874 detached

注:我们看到程序调用write()系统调用做了输出,同时strace还把hello程序运行时所做的系统调用都打印出来了.

同样的ltrace也可以把系统调用都打印出来,如下:

ltrace -S ./helloSYS_execve(NULL, NULL, NULL)                                                     = 0xffffffdaSYS_brk(NULL)                                                                    = -38SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = -38SYS_access(0xb6798f, 4, 0xb6afc0, 0, 0xb6b6b4)                                   = -38SYS_open("/etc/ld.so.cache", 0, 00)                                              = -38SYS_fstat64(3, 0xbfba5414, 0xb6afc0, -1, 3)                                      = -38SYS_mmap2(0, 80846, 1, 2, 3)                                                     = -38SYS_close(3)                                                                     = -38SYS_open("/lib/libc.so.6", 0, 027756452364???, 512)                              = -38SYS_read(3, )                                                                    = -38SYS_fstat64(3, 0xbfba5478, 0xb6afc0, 4, 1)                                       = -38SYS_mmap2(0xb6e000, 0x13c5a4, 5, 2050, 3)                                        = -38SYS_mmap2(0xca5000, 12288, 3, 2066, 3)                                           = -38SYS_mmap2(0xca8000, 9636, 3, 50, -1)                                             = -38SYS_close(3)                                                                     = -38SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = -38SYS_set_thread_area(0xbfba5960, 0xb7f5e6c0, 243, 0xb6afc0, 0)                    = -38SYS_mprotect(0xca5000, 8192, 1, 7676, 0xca6e74)                                  = -38SYS_mprotect(0xb6a000, 4096, 1, 896, 0)                                          = -38SYS_munmap(0xb7f5f000, 80846 __libc_start_main(0x8048354, 1, 0xbfba5dd4, 0x8048390, 0x8048380 puts("Hello world!" SYS_fstat64(1, 0xbfba5c20, 0xca6ff4, 0xca74c0, 0xca74c0)                         = 0SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = 0xb7f72000SYS_write(1, "Hello world!\n", 13Hello world!)                                               = 13<... puts resumed> )                                                             = 13SYS_exit_group(0 +++ exited (status 0) +++

注:我们看到它实际是用SYS_write系统调用来做打印输出,其实write()函数是SYS_write的封装,SYS_write是真正的系统调用.

二)ltrace/strace的耗时

ltrace -c dd if=/dev/urandom of=/dev/null count=10001000+0 records in1000+0 records out512000 bytes (512 kB) copied, 2.31346 seconds, 221 kB/s% time     seconds  usecs/call     calls      function------ ----------- ----------- --------- -------------------- 84.88    4.942763        4942      1000 read  9.41    0.548195         548      1000 write  5.06    0.294716         294      1001 memcpy  0.11    0.006365        2121         3 __fprintf_chk  0.09    0.004969        4969         1 dcgettext  0.08    0.004850         808         6 strlen  0.05    0.002667        2667         1 setlocale  0.04    0.002579         644         4 sigaction  0.03    0.001869         467         4 close  0.03    0.001825         912         2 open64  0.03    0.001519         759         2 malloc  0.02    0.001187         593         2 __sprintf_chk  0.02    0.001176         588         2 clock_gettime  0.02    0.001169         389         3 __errno_location  0.02    0.001012         506         2 dcngettext  0.01    0.000814         814         1 lseek64  0.01    0.000757         757         1 getopt_long  0.01    0.000744         744         1 textdomain  0.01    0.000742         247         3 strchr  0.01    0.000634         634         1 __strtoull_internal  0.01    0.000602         602         1 getpagesize  0.01    0.000542         271         2 localeconv  0.01    0.000340         340         1 fclose  0.01    0.000300         300         1 memmove  0.00    0.000228         114         2 sigismember  0.00    0.000184         184         1 getenv  0.00    0.000170          85         2 sigaddset  0.00    0.000148          74         2 free  0.00    0.000093          93         1 bindtextdomain  0.00    0.000090          90         1 sigemptyset  0.00    0.000090          90         1 __cxa_atexit  0.00    0.000088          88         1 __ctype_b_loc  0.00    0.000074          74         1 __fpending------ ----------- ----------- --------- --------------------100.00    5.823501                  3057 total

注:

使用-c选项,ltrace输出由进程创建的库调用,输出结果以调用过程的时间为准进行排序,因为是从urandom设备上读,这是一种产生随机数的设备,完成后,写入null设备.

所以读过程花费了较多的时间.

使用ltrace去捕获运行时函数,就好像在进程上系上了一个调试工具,它占据了ltrace大量的时间,这里ltrace一共消耗了5.8秒

我们再来看一下strace所花费的时间,如下:

strace -c dd if=/dev/urandom of=/dev/null count=10001000+0 records in1000+0 records out512000 bytes (512 kB) copied, 0.894482 seconds, 572 kB/sProcess 3049 detached% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall------ ----------- ----------- --------- --------- ---------------- 82.85    0.159393         159      1005           read 15.07    0.028995          29      1003           write  0.78    0.001494        1494         1           execve  0.42    0.000814         136         6           rt_sigaction  0.23    0.000446          41        11         1 close  0.23    0.000435          73         6           fstat64  0.21    0.000412          32        13           mmap2  0.21    0.000408          29        14         6 open  0.00    0.000000           0         1         1 access  0.00    0.000000           0         3           brk  0.00    0.000000           0         2           munmap  0.00    0.000000           0         1           uname  0.00    0.000000           0         4           mprotect  0.00    0.000000           0         1           _llseek  0.00    0.000000           0         1           rt_sigprocmask  0.00    0.000000           0         1           getrlimit  0.00    0.000000           0         1           set_thread_area  0.00    0.000000           0         1           set_tid_address  0.00    0.000000           0         2           clock_gettime  0.00    0.000000           0         1           set_robust_list------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------100.00    0.192397                  2078         8 total

注:strace一共消耗了0.19秒,strace把性能提升了30倍,这主要是strace在跟踪系统调用的时候不需要动态库,而ltrace是根据动态库来分析程序运行的.

所以ltrace也只能跟踪动态库,不能跟踪静态库.

事实上我们用ltrace和strace都可以发现程序在哪个系统调用时发生了性能瓶径.

ltrace用-T,而strace也用-T.

三)ltrace与strace的相同点

ltrace与strace都可以指定PID,即对运行中的程序进行跟踪.

ltrace -p PID与strace -p PID

ltrace与strace都可以跟踪程序fork或clone子进程.

ltrace是用-f参数,而strace是用-f(fork/clone)和-F(vfork).

来源https://www.cnblogs.com/machangwei-8/p/10388938.html

   ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

ltrace命令详解

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