使用truss、strace或ltrace诊断软件的"疑难杂症"(2)

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案例三：用调试工具掌握软件的工作原理操作系统：Red Hat Linux 9.0
用调试工具实时跟踪软件的运行情况不仅是诊断软件"疑难杂症"的有效的手段，也可帮助我们理清软件的"脉络"，即快速掌握软件的运行流程和工作原理，不失为一种学习源代码的辅助方法。下面这个案例展现了如何使用strace通过跟踪别的软件来"触发灵感"，从而解决软件开发中的难题的。
大家都知道，在进程内打开一个文件，都有唯一一个文件描述符（fd：file descriptor）与这个文件对应。而本人在开发一个软件过程中遇到这样一个问题：已知一个fd ，如何获取这个fd所对应文件的完整路径？不管是Linux、FreeBSD或是其它Unix系统都没有提供这样的API，怎么办呢？我们换个角度思考：Unix下有没有什么软件可以获取进程打开了哪些文件？如果你经验足够丰富，很容易想到lsof，使用它既可以知道进程打开了哪些文件，也可以了解一个文件被哪个进程打开。
好，我们用一个小程序来试验一下lsof，看它是如何获取进程打开了哪些文件。

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/* testlsof.c */ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int main(void) {         open("/tmp/foo", O_CREAT|O_RDONLY);    /* 打开文件/tmp/foo */         sleep(1200);                                /* 睡眠1200秒，以便进行后续操作 */         return 0; }

将testlsof放入后台运行，其pid为3125。命令lsof -p 3125查看进程3125打开了哪些文件，我们用strace跟踪lsof的运行，输出结果保存在lsof.strace中：

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# gcc testlsof.c -o testlsof # ./testlsof & [1] 3125 # strace -o lsof.strace lsof -p 3125

我们以"/tmp/foo"为关键字搜索输出文件lsof.strace，结果只有一条：

1 2	# grep '/tmp/foo' lsof.strace readlink("/proc/3125/fd/3", "/tmp/foo", 4096) = 8

原来lsof巧妙的利用了/proc/nnnn/fd/目录（nnnn为pid）：Linux内核会为每一个进程在/proc/建立一个以其pid为名的目录用来保存进程的相关信息，而其子目录fd保存的是该进程打开的所有文件的fd。目标离我们很近了。好，我们到/proc/3125/fd/看个究竟：

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# cd /proc/3125/fd/ # ls -l total 0 lrwx------    1 root     root           64 Nov  5 09:50 0 -> /dev/pts/0 lrwx------    1 root     root           64 Nov  5 09:50 1 -> /dev/pts/0 lrwx------    1 root     root           64 Nov  5 09:50 2 -> /dev/pts/0 lr-x------    1 root     root           64 Nov  5 09:50 3 -> /tmp/foo # readlink /proc/3125/fd/3 /tmp/foo

答案已经很明显了：/proc/nnnn/fd/目录下的每一个fd文件都是符号链接，而此链接就指向被该进程打开的一个文件。我们只要用readlink()系统调用就可以获取某个fd对应的文件了，代码如下：

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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> int get_pathname_from_fd(int fd, char pathname[], int n) {         char buf[1024];         pid_t  pid;         bzero(buf, 1024);         pid = getpid();         snprintf(buf, 1024, "/proc/%i/fd/%i", pid, fd);         return readlink(buf, pathname, n); } int main(void) {         int fd;         char pathname[4096];         bzero(pathname, 4096);         fd = open("/tmp/foo", O_CREAT|O_RDONLY);         get_pathname_from_fd(fd, pathname, 4096);         printf("fd=%d; pathname=%s\n", fd, pathname);         return 0; }

【注】出于安全方面的考虑，在FreeBSD 5 之后系统默认已经不再自动装载proc文件系统，因此，要想使用truss或strace跟踪程序，你必须手工装载proc文件系统：mount -t procfs proc /proc；或者在/etc/fstab中加上一行：

1	proc                   /proc           procfs  rw              0       0

ltrace不需要使用procfs。