使用 Strace 和 GDB 调试工具的乐趣

　　UNIX 家族总是为用户提供了丰富的工具。UNIX 是一个工具财宝箱，有了这些工具，您不仅可以完成具有创造性的工作，还可以在深入研究该操作系统的同时得到教育和娱乐。strace（用来跟踪任何程序的系统调用）和 GDB 调试工具（用来在受控的环境中运行程序的功能齐全的调试工具）是实现这个目标的两个有价值的工具。

　　UNIX 的设计由大量的函数调用（称为系统调用）组成，其中包括一些简单的任务，如在屏幕上显示字符串来设置任务优先级。所有的 UNIX 程序都是通过调用操作系统提供的这些底层服务来完成它们的任务，使用 strace 工具，您可以清楚地看到这些调用过程及其使用的参数。通过这种方式，您可以操作这些程序，以了解它们与操作系统之间的底层交互。

　　开始游戏

　　让我们以一个简单的 UNIX 命令 pwd 作为开始，然后更深入地研究该命令在完成其任务的过程中进行了哪些工作。启动 xterm 以创建一个进行实验的受控环境，然后输入下面的命令：

$ pwd

　　这个 pwd 命令显示了当前的工作目录。在我的计算机上，当时的输出是：

/home/bill/

　　一个如此简单的函数掩饰了该命令底层的复杂性（顺便说一下，所有的计算机程序都是这样的）。要真正地了解其复杂性，请使用 strace 工具再次运行 pwd 命令：

$ strace pwd

　　通过该命令，您可以看到，在显示和列举当前工作目录的过程中，UNIX 计算机执行了相当多的操作（请参见清单 1）。

　　清单 1：strace pwd 命令的输出

execve("/bin/pwd", ["pwd"], [/* 39 vars */]) = 0
uname({sys="Linux", node="sammy", ...}) = 0
brk(0)　　　　　　　　　　　　　　　　　= 0x804c000
old_mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x4001...
　　.
　　.
　　.
　　fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=115031, ...}) = 0
old_mmap(NULL, 115031, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x40017000
close(3)　　　　　　　　　　　　　　　　= 0
open("/lib/tls/libc.so.6", O_RDONLY)　　= 3
read(3, "177ELF111331360U1"..., 1024) = 1024
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1547996, ...}) = 0
old_mmap(0x42000000, 1257224, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x42000000
mprotect(0x4212e000, 20232, PROT_NONE)　= 0
old_mmap(0x4212e000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, 3, 0x12e000)...
old_mmap(0x42131000, 7944, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS,...
close(3)　　　　　　　　　　　　　　　　= 0
set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0x40016ac0, limit:1048575, seg_32bit...
munmap(0x40017000, 115031)　　　　　　　= 0
brk(0)　　　　　　　　　　　　　　　　　= 0x804c000
brk(0x804d000)　　　　　　　　　　　　　= 0x804d000
brk(0)　　　　　　　　　　　　　　　　　= 0x804d000
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_LARGEFILE) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=30301680, ...}) = 0
mmap2(NULL, 2097152, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x40017000
close(3)　　　　　　　　　　　　　　　　= 0
brk(0)　　　　　　　　　　　　　　　　　= 0x804d000
brk(0x804e000)　　　　　　　　　　　　　= 0x804e000
getcwd("/home/bill", 4096)　　　　　　　= 11
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0600, st_rdev=makedev(136, 6), ...}) = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x4021700...
write(1, "/home/billn", 11/home/bill
)　　　　　　= 11
munmap(0x40217000, 4096)　　　　　　　　= 0
exit_group(0)　　　　　　　　　　　　　 = ?