【Linux 系统调试】系统的动态跟踪工具--SystemTap
目录
一、SystemTap工具介绍
二、安装SystemTap
三、SystemTap工具作用与使用方法
1. SystemTap作用
2. 使用方法
2.1 编写SystemTap脚本
2.2 运行脚本
四、应用场景介绍
1. 实例场景：监控系统调用
2. 实例场景：监控内核函数调用
3. 实例场景：监控网络数据包
五、总结
一、SystemTap工具介绍
SystemTap是一种用于Linux系统的动态跟踪工具，允许用户监控和调试运行中的内核和用户空间程序。它通过编写脚本（称为“探针”）来收集系统信息，帮助分析性能问题、调试内核模块或用户程序。
二、安装SystemTap
在大多数Linux发行版中，可以通过包管理器安装SystemTap。例如，在基于Debian的系统上：
sudo apt-get install systemtap
在基于RPM的系统上：
sudo yum install systemtap
安装完成后，确保内核调试符号包已安装，以便SystemTap能够访问内核符号：
sudo apt-get install linux-image-$(uname -r)-dbgsym
三、SystemTap工具作用与使用方法
通过SystemTap脚本，可以深入分析Linux系统的运行状态，帮助开发者和系统管理员快速定位和解决问题
1. SystemTap作用
- 监控特定内核函数的调用频率。
- 分析系统调用对性能的影响。
- 调试内核模块或驱动程序的行为。
2. 使用方法
2.1 编写SystemTap脚本
编写SystemTap脚本 SystemTap脚本通常以.stp为扩展名，是一种用于Linux系统性能分析和故障排查的强大工具。脚本的基本结构包括探针定义和探针触发时执行的操作。下面是一个完整的SystemTap脚本示例及其详细说明：
# 定义脚本的元信息
# 脚本名称：example.stp
# 功能描述：演示SystemTap脚本的基本结构
# 作者：好多鱼
# 版本：1.0# 定义全局变量（可选）
global count = 0# 定义探针：脚本开始时触发
probe begin {# 打印脚本启动信息printf("SystemTap script started at %s\n", ctime(gettimeofday_s()))
}# 定义探针：内核函数调用时触发
probe kernel.function("sys_open") {# 每次触发时增加计数器count++# 打印函数调用信息printf("sys_open called by process %s (PID: %d)\n", execname(), pid())
}# 定义探针：脚本结束时触发
probe end {# 打印脚本结束信息和统计结果printf("SystemTap script ended at %s\n", ctime(gettimeofday_s()))printf("Total sys_open calls: %d\n", count)
}
脚本说明：
- 元信息：脚本开头可以添加注释，描述脚本的名称、功能、作者和版本等信息，便于维护和理解。
- 全局变量：
global关键字用于定义全局变量，可以在多个探针中共享和修改。 - 探针定义：
probe begin：脚本启动时触发，通常用于初始化操作或打印启动信息。probe kernel.function("sys_open")：监控内核函数sys_open的调用，每次调用时触发。probe end：脚本结束时触发，通常用于清理操作或打印统计信息。
- 函数和变量：
ctime(gettimeofday_s())：获取当前时间并格式化为可读字符串。execname()：获取当前进程的名称。pid()：获取当前进程的PID。
2.2 运行脚本
- 将脚本保存为
example.stp。 - 使用以下命令运行脚本：
sudo stap example.stp - 脚本运行期间会实时打印
sys_open函数的调用信息，并在结束时输出总调用次数。
四、应用场景介绍
1. 实例场景：监控系统调用
- 编写脚本
假设需要监控open系统调用的使用情况，可以编写如下脚本：
probe syscall.open {printf("Process %s (PID %d) opened file: %s\n", execname(), pid(), filename)
}
-
运行SystemTap脚本
将上述脚本保存为open_syscall.stp，然后使用以下命令运行：
sudo stap open_syscall.stp
- 输出结果示例
当有进程调用open系统调用时，输出可能如下：
Process bash (PID 1234) opened file: /etc/passwd
Process vim (PID 5678) opened file: /home/user/.vimrc
2. 实例场景：监控内核函数调用
假设需要监控vfs_read内核函数的调用情况，可以编写如下脚本：
probe kernel.function("vfs_read") {printf("vfs_read called by process %s (PID %d)\n", execname(), pid())
}
- 运行SystemTap脚本
将上述脚本保存为vfs_read.stp，然后使用以下命令运行：
sudo stap vfs_read.stp
- 输出结果示例
当有进程调用vfs_read函数时，输出可能如下：
vfs_read called by process cat (PID 1234)
vfs_read called by process less (PID 5678)
3. 实例场景：监控网络数据包
假设需要监控网络接口eth0上的数据包，可以编写如下脚本：
probe netdev.receive {if (devname == "eth0") {printf("Received packet on eth0: %d bytes\n", length)}
}
- 运行SystemTap脚本
将上述脚本保存为net_traffic.stp，然后使用以下命令运行：
sudo stap net_traffic.stp
- 输出结果示例
当有数据包到达eth0接口时，输出可能如下：
Received packet on eth0: 64 bytes
Received packet on eth0: 128 bytes
五、总结
SystemTap是一个功能强大的工具，能够帮助用户深入分析Linux系统的运行情况。通过编写简单的脚本，可以监控系统调用、内核函数、网络数据包等，从而快速定位和解决系统性能问题。