strace命令+SystemTap脚本排查内存问题

strace 简介

strace 是 Linux 系统中的一个强大的命令行工具，用于跟踪和调试程序与内核之间的系统调用（system calls）和信号（signals）。它能帮助开发者和系统管理员诊断问题、调试程序行为以及分析性能瓶颈。

strace功能

通过 strace，可以看到正在执行的程序是如何与操作系统交互，比如：

1. 跟踪系统调用：

• 执行了哪些系统调用（如 open()、read()、write() 等）。
• 系统调用的参数和返回值。

2. 跟踪信号：

• 程序接收了哪些信号以及处理方式

3. 诊断问题：

• 识别程序为何挂起、崩溃或性能不佳。

4. 分析依赖：

• 查看程序对文件、网络、库等资源的访问情况。

strace用法

strace [选项] 命令 [命令参数]

strace [选项] 命令 [命令参数]

常用选项
-o <文件>：将输出写入指定文件，而不是标准输出。
-f：跟踪多线程或多进程程序中的所有子进程。
-p ：附加到正在运行的进程（通过其 PID）。
-e trace=<类别>：仅跟踪指定类别的系统调用（如 file、network、process 等）。
-s <字节数>：设置字符串输出的最大长度（默认为 32 字节）。
-T：显示每个系统调用的耗时。
-tt：显示每个系统调用的时间戳（精确到微秒）。
-c：统计系统调用的次数和耗时。

排查内存问题思路

找到分配大小

strace -fp {PID} -e trace=mmap,munmap > mmap 2>&1

trace=mmap,munmap 表示只跟踪 mmap 和 munmap 系统调用。这两个调用分别用于：
mmap: 用于将文件或设备内存映射到进程的虚拟地址空间。
munmap: 用于解除文件或设备的内存映射。

通过这条命令:

1. 跟踪正在运行的进程（PID），以及它的所有子进程（-f）。
2. 专注于跟踪与内存映射相关的系统调用，只捕获 mmap 和 munmap。
3. 将输出内容保存到文件 mmap 中，供后续分析。

mmap/munmap会存在返回地址，申请长度，线程号等信息，通过比对是否有固定长度的内存，只分配但是从释放。
假设发现存在4194304（4MB = 4 * 1024 * 1024）

SystemTap脚本

写一个 SystemTap 脚本（强大的动态跟踪工具，用于分析 Linux 系统内核和用户空间的行为； 许开发者编写脚本，定义探针（probe），在特定事件发生时收集信息或执行操作），动态跟踪和分析 Linux 内核或用户空间的行为。它通过定义一个探针（probe），在特定事件发生时执行指定的操作。

mmap.tap

probe syscall.mmap2 {
  if (length == 4194304) {
    printf("%d mmap\n", length);
    print_ubacktrace();
  }
}

1. 定义了一个探针，绑定到 mmap2 系统调用。
2. 当长度是4MB，打印一条日志信息以及对应的用户空间的调用栈，有助于定位是哪个函数或代码段发起了这个特定的 mmap2 调用。

运行上述脚本：

sudo stap -x <PID> mmap.tap
或者
sudo stap --ldd -d <BINARY>  -x <PID> mmap.tap