Linux trace命令：查找系統性能問題

一、trace介紹

trace是用於跟蹤系統調用和信號的Linux命令行工具。它可以幫助開發者診斷和調試系統性能問題。

跟蹤系統調用可以查看程序執行期間發生的事件，包括調用函數、參數及返回值。跟蹤信號可以查看程序在運行過程中接收到的信號。

使用trace工具需要查看man頁面，根據需要指定不同的參數，例如-e選項指定要跟蹤的事件，-p選項指定要跟蹤的進程ID。

二、使用trace跟蹤系統調用

跟蹤系統調用可以幫助我們了解程序運行時調用哪些函數，以及函數的執行時間、返回值等信息。

下面我們以一個簡單的C程序為例：

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

int main() {
    printf("Hello World!\n");
    sleep(2);
    return 0;
}

我們可以使用ltrace工具跟蹤上述程序的系統調用：

sudo ltrace -c ./hello

上述命令將跟蹤./hello程序執行的系統調用，並輸出每個函數符號被調用的次數和總的執行時間。

輸出結果如下：

     printf                                               1  0.0001215650
     write                                                1  0.0000266710
     sleep                                                1  2.0000766010
     __libc_start_main                                    1  0.0000192630
     _start                                               1  0.0000128610
     fflush                                               1  0.0000108650
     puts                                                 1  0.0000107710
     _IO_putc                                             1  0.0000077480
     _IO_new_file_overflow                                1  0.0000032520
     _IO_flush_all_lockp                                   1  0.0000002200
___printf_chk                                                2  0.0000000000

以上輸出結果告訴我們，printf函數被調用了一次，write函數被調用了一次，sleep函數被調用了一次等。

三、使用trace跟蹤信號

跟蹤信號可以幫助我們了解程序在運行過程中接收到的信號，比如SIGINT、SIGSEGV等。

下面我們以一個簡單的C程序為例：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void handler(int signum) {
    printf("Received signal %d\n", signum);
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);
    while(1) {
    }
    return 0;
}

我們可以使用strace工具跟蹤上述程序接收到的信號：

sudo strace -e trace=sigterm ./signal

上述命令將跟蹤./signal程序接收到的SIGINT信號，並輸出相關信息。

使用Ctrl-C觸發SIGINT信號後，輸出結果如下：

Process 2628 attached
--- SIGINT {si_signo=SIGINT, si_code=SI_TKILL, si_pid=2628, si_uid=1000} ---
+++ killed by SIGINT +++

以上輸出結果告訴我們，程序在接收到SIGINT信號後被殺死。

四、使用trace跟蹤系統調用和信號

trace不僅可以用於跟蹤系統調用和信號，還可以同時跟蹤二者。

下面我們以一個簡單的C程序為例：

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

void handler(int signum) {
    printf("Received signal %d\n", signum);
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);
    while(1) {
        printf("Hello World!\n");
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

我們可以使用strace工具跟蹤上述程序的系統調用和信號：

sudo strace -e trace=all -e signal=SIGINT ./signal

上述命令將跟蹤./signal程序的系統調用和SIGINT信號，並輸出相關信息。

使用Ctrl-C觸發SIGINT信號後，輸出結果如下：

Process 2726 attached
Hello World!
--- SIGINT {si_signo=SIGINT, si_code=SI_KERNEL} ---
Received signal 2
Hello World!
--- SIGINT {si_signo=SIGINT, si_code=SI_KERNEL} ---
Received signal 2
^C+++ killed by SIGINT +++

以上輸出結果告訴我們，程序被循環地執行，每隔兩秒鐘輸出一次Hello World!，程序接收到SIGINT信號後終止。

五、總結

trace命令是一個簡單而實用的工具，可以幫助我們診斷和調試系統性能問題。使用trace跟蹤系統調用可以了解程序運行時調用哪些函數，以及函數的執行時間、返回值等信息。使用trace跟蹤信號可以了解程序在運行過程中接收到的信號。使用trace跟蹤系統調用和信號可以同時查看二者相關的信息。