有时小问题可以通过观察用户空间的应用程序的行为来追踪. 监视程序也有助于建立对驱 动正确工作的信心. 例如, 我们能够对 scull 感到有信心, 在看了它的读实现如何响应 不同数量数据的读请求之后.
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有几个方法来监视用户空间程序运行. 你可以运行一个调试器来单步过它的函数, 增加打 印语句, 或者在
strace 下运行程序. 这里, 我们将讨论最后一个技术, 当真正目的是检 查内核代码时它是最有趣的.
strace 命令时一个有力工具, 显示所有的用户空间程序发出的系统调用. 它不仅显示调
用, 还以符号形式显示调用的参数和返回值. 当一个系统调用失败, 错误的符号值(例如, ENOMEM)和对应的字串(Out of memory) 都显示. strace 有很多命令行选项; 其中最有用 的是 -t 来显示每个调用执行的时间, -T 来显示调用中花费的时间, -e 来限制被跟踪调 用的类型, 以及-o 来重定向输出到一个文件. 缺省地, strace 打印调用信息到 stderr.
strace 从内核自身获取信息. 这意味着可以跟踪一个程序, 不管它是否带有调试支持编 译(对
gcc 是 -g 选项)以及不管它是否 strip 过. 你也可以连接追踪到一个运行中的进 程, 类似于一个调试器的方式连接到一个运行中的进程并控制它.
跟踪信息常用来支持发给应用程序开发者的故障报告, 但是对内核程序员也是很有价值的. 我们已经看到驱动代码运行如何响应系统调用; strace 允许我们检查每个调用的输入和
输出数据的一致性.
例如, 下面的屏幕输出显示(大部分)运行命令 strace ls /dev > /dev/scull0
的最后的 行:
open("/dev",
O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_DIRECTORY) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFDIR|0755, st_size=24576,
...}) = 0
fcntl64(3, F_SETFD, FD_CLOEXEC) = 0
getdents64(3, /* 141 entries */,
4096) = 4088 [...]
getdents64(3, /* 0 entries */,
4096) = 0
close(3) = 0 [...]
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0664,
st_rdev=makedev(254, 0), ...}) = 0 write(1,
"MAKEDEV\nadmmidi0\nadmmidi1\nadmmid"..., 4096) = 4000
write(1,
"b\nptywc\nptywd\nptywe\nptywf\nptyx0\n"..., 96) = 96
write(1, "b\nptyxc\nptyxd\nptyxe\nptyxf\nptyy0\n"...,
4096) = 3904
write(1,
"s17\nvcs18\nvcs19\nvcs2\nvcs20\nvcs21"..., 192) = 192
write(1,
"\nvcs47\nvcs48\nvcs49\nvcs5\nvcs50\nvc"..., 673) = 673
close(1) = 0
exit_group(0) = ?
从第一个 write 调用看, 明显地, 在 ls 结束查看目标目录后, 它试图写
4KB. 奇怪地 (对 ls), 只有 4000 字节写入, 并且操作被重复.
但是, 我们知道 scull 中的写实现一 次写一个单个量子, 因此我们本来就期望部分写. 几步之后,
所有东西清空, 程序成功退 出.
作为另一个例子, 让我们读取 scull 设备(使用 wc 命令):
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[...]
open("/dev/scull0", O_RDONLY|O_LARGEFILE) =
3
fstat64(3, {st_mode=S_IFCHR|0664,
st_rdev=makedev(254, 0), ...}) = 0 read(3,
"MAKEDEV\nadmmidi0\nadmmidi1\nadmmid"..., 16384) = 4000
read(3, "b\nptywc\nptywd\nptywe\nptywf\nptyx0\n"...,
16384) = 4000
read(3,
"s17\nvcs18\nvcs19\nvcs2\nvcs20\nvcs21"..., 16384) = 865
read(3, "", 16384) = 0
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620,
st_rdev=makedev(136, 1), ...}) = 0 write(1, "8865 /dev/scull0\n", 17)
= 17
close(3) = 0
exit_group(0) = ?
如同期望的, read 一次只能获取 4000 字节, 但是数据总量等同于前个例子写入的. 注 意在这个例子里读取是如何组织的, 同前面跟踪的相反. wc 为快速读被优化过, 因此绕 过了标准库, 试图一个系统调用读取更多数据. 你可从跟踪的读的行里看到 wc 是如何试 图一次读取 16 KB.
Linux 专家能够从 strace 的输出中发现更多有用信息. 如果你不想看到所有的符号, 你 可使用 efile 标志来限制你自己仅查看文件方法是如何工作的.
就个人而言, 我们发现 strace 对于查明系统调用的运行时错误是非常有用. 常常是应用 程序或演示程序中的 perror 调用不足够详细, 并且能够确切说出哪个系统调用的哪个参 数触发了错误是非常有帮助的.