ltrace命令详解

  

原文链接：https://ipcmen.com/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 <unfinished ...>
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 10, 6, 4no1:10 no2:6 diff:4 ) = 24
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 9, 7, 2no1:9 no2:7 diff:2 ) = 23
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 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 <unfinished ...>
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 10, 6, 4no1:10 no2:6 diff:4 ) = 24 <0.000972>
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 9, 7, 2no1:9 no2:7 diff:2 ) = 23 <0.000155>
printf("no1:%d 	 no2:%d 	 diff:%d
", 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, "177ELF010101", 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。

 

本文转自：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20361370&do=blog&id=1962493

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

 

1)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 <stdio.h>

int

main ()

{

        printf("Hello world! ");

        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 <unfinished ...>

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 ./hello

execve("./hello", ["./hello"], [/* 30 vars */]) = 0

brk(0)                                  = 0x83d4000

mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f8a000

access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)

open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3

fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=80846, ...}) = 0

mmap2(NULL, 80846, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb7f76000

close(3)                                = 0

open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3

read(3, "177ELF111331000?270"..., 512) = 512

fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1576952, ...}) = 0

mmap2(0xb6e000, 1295780, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6e000

mmap2(0xca5000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x137) = 0xca5000

mmap2(0xca8000, 9636, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xca8000

close(3)                                = 0

mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f75000

set_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}) = 0

mprotect(0xca5000, 8192, PROT_READ)     = 0

mprotect(0xb6a000, 4096, PROT_READ)     = 0

munmap(0xb7f76000, 80846)               = 0

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) = 0xb7f89000

write(1, "Hello world! ", 13Hello world!

)          = 13

exit_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 ./hello

SYS_execve(NULL, NULL, NULL)                                                     = 0xffffffda

SYS_brk(NULL)                                                                    = -38

SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = -38

SYS_access(0xb6798f, 4, 0xb6afc0, 0, 0xb6b6b4)                                   = -38

SYS_open("/etc/ld.so.cache", 0, 00)                                              = -38

SYS_fstat64(3, 0xbfba5414, 0xb6afc0, -1, 3)                                      = -38

SYS_mmap2(0, 80846, 1, 2, 3)                                                     = -38

SYS_close(3)                                                                     = -38

SYS_open("/lib/libc.so.6", 0, 027756452364???, 512)                              = -38

SYS_read(3, )                                                                    = -38

SYS_fstat64(3, 0xbfba5478, 0xb6afc0, 4, 1)                                       = -38

SYS_mmap2(0xb6e000, 0x13c5a4, 5, 2050, 3)                                        = -38

SYS_mmap2(0xca5000, 12288, 3, 2066, 3)                                           = -38

SYS_mmap2(0xca8000, 9636, 3, 50, -1)                                             = -38

SYS_close(3)                                                                     = -38

SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = -38

SYS_set_thread_area(0xbfba5960, 0xb7f5e6c0, 243, 0xb6afc0, 0)                    = -38

SYS_mprotect(0xca5000, 8192, 1, 7676, 0xca6e74)                                  = -38

SYS_mprotect(0xb6a000, 4096, 1, 896, 0)                                          = -38

SYS_munmap(0xb7f5f000, 80846 <unfinished ...>

__libc_start_main(0x8048354, 1, 0xbfba5dd4, 0x8048390, 0x8048380 <unfinished ...>

puts("Hello world!" <unfinished ...>

SYS_fstat64(1, 0xbfba5c20, 0xca6ff4, 0xca74c0, 0xca74c0)                         = 0

SYS_mmap2(0, 4096, 3, 34, -1)                                                    = 0xb7f72000

SYS_write(1, "Hello world! ", 13Hello world!

)                                               = 13

<... puts resumed> )                                                             = 13

SYS_exit_group(0 <no return ...>

+++ 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=1000

1000+0 records in

1000+0 records out

512000 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=1000

1000+0 records in

1000+0 records out

512000 bytes (512 kB) copied, 0.894482 seconds, 572 kB/s

Process 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).

原文链接：https://blog.csdn.net/macky0668/article/details/6839520