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在Linux中跟踪本地函数调用的工具

trace debugging linux

Robert Gamble · 技术社区 · 17 年前

我在找一个像这样的工具 ltrace 或 strace 可以跟踪可执行文件中本地定义的函数。ltrace只跟踪动态库调用,strace只跟踪系统调用。例如,给定以下C程序:

#include <stdio.h>

int triple ( int x )
{
  return 3 * x;
}

int main (void)
{
  printf("%d\n", triple(10));
  return 0;
}

使用 ltrace 将显示对的呼叫 printf 因为这是一个标准库函数(在我的系统上是一个动态库),并且 strace triple 有人打电话来。假设本地函数没有被优化编译器内联,并且二进制文件没有被剥离(删除符号),有没有工具可以做到这一点?

几点澄清:

如果该工具还为非本地函数提供跟踪信息,则可以。
我不想在支持特定工具的情况下重新编译程序,可执行文件中的符号信息应该足够了。
如果我能像使用ltrace/strace一样使用该工具附加到现有流程,我会非常高兴。

13 回复 | 直到 17 年前

Johannes Schaub - litb 17 年前

使用调试信息编译(因为您已经有了符号信息,所以在中可能也有足够的调试)

鉴于

#include <iostream>

int fac(int n) {
    if(n == 0)
        return 1;
    return n * fac(n-1);
}

int main()
{
    for(int i=0;i<4;i++)
        std::cout << fac(i) << std::endl;
}

使用gdb跟踪:

[js@HOST2 cpp]$ g++ -g3 test.cpp
[js@HOST2 cpp]$ gdb ./a.out
(gdb) b fac
Breakpoint 1 at 0x804866a: file test.cpp, line 4.
(gdb) commands 1
Type commands for when breakpoint 1 is hit, one per line.
End with a line saying just "end".
>silent
>bt 1
>c
>end
(gdb) run
Starting program: /home/js/cpp/a.out
#0  fac (n=0) at test.cpp:4
1
#0  fac (n=1) at test.cpp:4
#0  fac (n=0) at test.cpp:4
1
#0  fac (n=2) at test.cpp:4
#0  fac (n=1) at test.cpp:4
#0  fac (n=0) at test.cpp:4
2
#0  fac (n=3) at test.cpp:4
#0  fac (n=2) at test.cpp:4
#0  fac (n=1) at test.cpp:4
#0  fac (n=0) at test.cpp:4
6

Program exited normally.
(gdb)

以下是我收集所有函数地址的方法:

tmp=$(mktemp)
readelf -s ./a.out | gawk '
{ 
  if($4 == "FUNC" && $2 != 0) { 
    print "# code for " $NF; 
    print "b *0x" $2; 
    print "commands"; 
    print "silent"; 
    print "bt 1"; 
    print "c"; 
    print "end"; 
    print ""; 
  } 
}' > $tmp; 
gdb --command=$tmp ./a.out; 
rm -f $tmp

bt 1 ),你可以做任何你想做的事情,打印一些全局的值,执行一些shell命令,或者如果它点击 fatal_bomb_exploded 函数:)遗憾的是,gcc在两者之间输出一些“当前语言已更改”的消息。但这很容易被抹掉。没什么大不了的。

Ciro Santilli OurBigBook.com 11 年前

系统抽头 可用于现代Linux设备(Fedora 10、RHEL 5等)。

para-callgraph.stp 剧本

然后运行:

$ sudo stap para-callgraph.stp 'process("/bin/ls").function("*")' -c /bin/ls
0    ls(12631):->main argc=0x1 argv=0x7fff1ec3b038
276  ls(12631): ->human_options spec=0x0 opts=0x61a28c block_size=0x61a290
365  ls(12631): <-human_options return=0x0
496  ls(12631): ->clone_quoting_options o=0x0
657  ls(12631):  ->xmemdup p=0x61a600 s=0x28
815  ls(12631):   ->xmalloc n=0x28
908  ls(12631):   <-xmalloc return=0x1efe540
950  ls(12631):  <-xmemdup return=0x1efe540
990  ls(12631): <-clone_quoting_options return=0x1efe540
1030 ls(12631): ->get_quoting_style o=0x1efe540

另见: Observe, systemtap and oprofile updates

Janus Troelsen 10 年前

使用 Uprobes

假设您希望跟踪中的所有函数 ~/Desktop/datalog-2.2/datalog 当使用参数调用它时 -l ~/Desktop/datalog-2.2/add.lua ~/Desktop/datalog-2.2/test.dl

cd /usr/src/linux-`uname -r`/tools/perf
for i in `./perf probe -F -x ~/Desktop/datalog-2.2/datalog`; do sudo ./perf probe -x ~/Desktop/datalog-2.2/datalog $i; done
sudo ./perf record -agR $(for j in $(sudo ./perf probe -l | cut -d' ' -f3); do echo "-e $j"; done) ~/Desktop/datalog-2.2/datalog -l ~/Desktop/datalog-2.2/add.lua ~/Desktop/datalog-2.2/test.dl
sudo ./perf report -G

list of functions in datalog binary call tree when selecting dl_pushlstring, showing how main called loadfile called dl_load called program called rule which called literal which in turn called other functions that ended up calling dl_pushlstring, scan (parent: program, that is, the third scan from the top) which called dl_pushstring and so on

Janus Troelsen 13 年前

-finstrument-functions ,你可以使用 etrace 获取函数调用图。

以下是输出结果:

\-- main
|   \-- Crumble_make_apple_crumble
|   |   \-- Crumble_buy_stuff
|   |   |   \-- Crumble_buy
|   |   |   \-- Crumble_buy
|   |   |   \-- Crumble_buy
|   |   |   \-- Crumble_buy
|   |   |   \-- Crumble_buy
|   |   \-- Crumble_prepare_apples
|   |   |   \-- Crumble_skin_and_dice
|   |   \-- Crumble_mix
|   |   \-- Crumble_finalize
|   |   |   \-- Crumble_put
|   |   |   \-- Crumble_put
|   |   \-- Crumble_cook
|   |   |   \-- Crumble_put
|   |   |   \-- Crumble_bake

在Solaris上,truss(strace等效)能够过滤要跟踪的库。当我发现斯特拉斯没有这样的能力时,我很惊讶。

callgiraffe 17 年前

$ sudo yum install frysk
$ ftrace -sym:'*' -- ./a.out

更多: ftrace.1

Ciro Santilli OurBigBook.com 7 年前

KcacheGrind

https://kcachegrind.github.io/html/Home.html

测试程序:

int f2(int i) { return i + 2; }
int f1(int i) { return f2(2) + i + 1; }
int f0(int i) { return f1(1) + f2(2); }
int pointed(int i) { return i; }
int not_called(int i) { return 0; }

int main(int argc, char **argv) {
    int (*f)(int);
    f0(1);
    f1(1);
    f = pointed;
    if (argc == 1)
        f(1);
    if (argc == 2)
        not_called(1);
    return 0;
}

sudo apt-get install -y kcachegrind valgrind

# Compile the program as usual, no special flags.
gcc -ggdb3 -O0 -o main -std=c99 main.c

# Generate a callgrind.out.<PID> file.
valgrind --tool=callgrind ./main

# Open a GUI tool to visualize callgrind data.
kcachegrind callgrind.out.1234

现在,您将被放在一个非常棒的GUI程序中,该程序包含许多有趣的性能数据。

在右下角,选择“调用图”选项卡。这显示了一个交互式调用图,当您单击函数时,它与其他窗口中的性能指标相关联。

由此可见:

根节点是 _start ,它是实际的ELF入口点,包含glibc初始化样板文件
f0 , f1 f2 按预期相互调用
pointed 也显示了,尽管我们使用函数指针调用它。如果我们传递了一个命令行参数,它可能不会被调用。
not_called 未显示,因为在运行中没有调用它,因为我们没有传递额外的命令行参数。

最酷的事 valgrind

因此,即使没有源代码,也可以使用它,只有可执行文件。

瓦尔格林 通过在一个轻量级的“虚拟机”上运行代码来实现这一点。

在Ubuntu 18.04上测试。

Kent Fredric 17 年前

如果您将该函数外部化到外部库中,您还应该能够看到它被调用(使用ltrace)。

这样做之所以有效,是因为ltrace将自身置于应用程序和库之间,当所有代码都内部化为一个文件时,它无法拦截调用。

ie:ltrace xterm

从X库中吐出东西,X很难成为系统。

我刚刚浏览了这个应用程序,它看起来很有趣:

http://www.gnu.org/software/cflow/

Tom 17 年前

如果函数不是内联的,您甚至可能会幸运地使用 objdump -d <program> .

举个例子,让我们在GCC 4.3.2的开头进行掠夺。 main

$ objdump `which gcc` -d | grep '\(call\|main\)' 

08053270 <main>:
8053270:    8d 4c 24 04             lea    0x4(%esp),%ecx
--
8053299:    89 1c 24                mov    %ebx,(%esp)
805329c:    e8 8f 60 ff ff          call   8049330 <strlen@plt>
80532a1:    8d 04 03                lea    (%ebx,%eax,1),%eax
--
80532cf:    89 04 24                mov    %eax,(%esp)
80532d2:    e8 b9 c9 00 00          call   805fc90 <xmalloc_set_program_name>
80532d7:    8b 5d 9c                mov    0xffffff9c(%ebp),%ebx
--
80532e4:    89 04 24                mov    %eax,(%esp)
80532e7:    e8 b4 a7 00 00          call   805daa0 <expandargv>
80532ec:    8b 55 9c                mov    0xffffff9c(%ebp),%edx
--
8053302:    89 0c 24                mov    %ecx,(%esp)
8053305:    e8 d6 2a 00 00          call   8055de0 <prune_options>
805330a:    e8 71 ac 00 00          call   805df80 <unlock_std_streams>
805330f:    e8 4c 2f 00 00          call   8056260 <gcc_init_libintl>
8053314:    c7 44 24 04 01 00 00    movl   $0x1,0x4(%esp)
--
805331c:    c7 04 24 02 00 00 00    movl   $0x2,(%esp)
8053323:    e8 78 5e ff ff          call   80491a0 <signal@plt>
8053328:    83 e8 01                sub    $0x1,%eax

gprof