Простой пример использования Systemtap (трассировка функций, Ubuntu)?

$ uname -a
Linux mypc 4.2.0-42-generic #49~14.04.1-Ubuntu SMP Wed Jun 29 20:22:11 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
$ g++ --version
g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.3) 4.8.4 ...
$ stap --version
Systemtap translator/driver (version 2.3/0.158, Debian version 2.3-1ubuntu1.4 (trusty))

Хорошо, так что это не оказалось тривиальным — во-первых, у меня как-то получилось (более новое) ядро ​​4.2.0 на Ubuntu 14.04; и, видимо, systemtap который поставляется с Ubuntu 14.04 слишком стар для этого ядра (см. ниже). Это означает, что я должен был построить systemtap из источника — это была моя процедура:

cd /path/to/src
git clone git://sourceware.org/git/elfutils.git elfutils_git
git clone git://sourceware.org/git/systemtap.git systemtap_git
cd systemtap_git
./configure --with-elfutils=/path/to/src/elfutils_git --prefix=/path/to/src/systemtap_git/local --enable-docs=no
make
make install
# after this, there are `stap` executables in:
#  /path/to/src/systemtap_git/stap
#  /path/to/src/systemtap_git/local/bin/stap

Это вещь:

• ты не должен строить elfutils отдельно, а затем systemtap — вы должны вместо этого передать elfutils исходный каталог к --with-elfutils из systemtap«s configure, который будет тогда configure и построить elfutils также.
• ты должен сделать make install из systemtap, даже если он находится в несистемном / приватном (локальном) каталоге! — в противном случае возникают некоторые ошибки (к сожалению, их не было зарегистрировано)

После строительства, stap версия отчетов:

$ ./stap --version
Systemtap translator/driver (version 3.2/0.170, commit release-3.1-331-g0efba6fc74c8 + changes) ...

Итак, я нашел базовый пример Фибоначчи C ++ для анализа, который я слегка модифицировал и назвал /tmp/fibo.cpp:

// based on: http://www.cplusplus.com/articles/LT75fSEw/
#include <iostream>

using namespace std;

class Fibonacci{
public:
int a, b, c;
void generate(int);
void doFibonacciStep(int);
};

void Fibonacci::doFibonacciStep(int istep){
c = a + b;
cout << "  istep: " << istep << " c: " << c << endl;
a = b;
b = c;
}

void Fibonacci::generate(int n){
a = 0; b = 1;
cout << " Start: a "<< a << " b " << b << endl;
for(int i=1; i<= n-2; i++){
doFibonacciStep(i);
}
}

int main()
{
cout << "Hello world! Fibonacci series" << endl;
cout << "Enter number of items you need in the series: ";
int n;
cin  >> n;
Fibonacci fibonacci;
fibonacci.generate(n);
return 0;
}

Сначала я попытался скомпилировать его так:

cd /tmp
g++ -g fibo.cpp -o fibo.exe

Теперь, первое, что мы хотим сделать, это выяснить, какие функции доступны для исследования в нашем исполняемом файле; для этого мы можем использовать stap -L (обратите внимание, здесь я все еще использую старую систему Ubuntu 14.04 stap):

$ stap -L 'process("/tmp/fibo.exe").function("*").call'
process("/tmp/fibo.exe").function("_GLOBAL__sub_I__ZN9Fibonacci15doFibonacciStepEi").call
process("/tmp/fibo.exe").function("__static_initialization_and_destruction_0").call $__initialize_p:int $__priority:int
process("/tmp/fibo.exe").function("doFibonacciStep@/tmp/fibo.cpp:13").call $this:class Fibonacci* const $istep:int
process("/tmp/fibo.exe").function("generate@/tmp/fibo.cpp:20").call $this:class Fibonacci* const $n:int
process("/tmp/fibo.exe").function("main@/tmp/fibo.cpp:28").call

Хорошо — так что я хотел бы исследовать / отслеживать doFibonacciStep и его входной аргумент, istep, Поэтому я пытаюсь из командной строки:

$ sudo stap -e 'probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call { printf("stap do step: %d\n", $istep) }' -c /tmp/fibo.exe
WARNING: "__tracepoint_sched_process_fork" [/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko] undefined!
WARNING: "__tracepoint_sys_exit" [/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko] undefined!
WARNING: "__tracepoint_sys_enter" [/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko] undefined!
WARNING: "__tracepoint_sched_process_exec" [/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko] undefined!
WARNING: "__tracepoint_sched_process_exit" [/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko] undefined!
ERROR: Couldn't insert module '/tmp/stap51A5tV/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko': Unknown symbol in module
WARNING: /usr/bin/staprun exited with status: 1
Pass 5: run failed.  [man error::pass5]
Tip: /usr/share/doc/systemtap/README.Debian should help you get started.
$ sudo stap -e 'probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call { printf("stap do step: %d\n", $istep) }' -c /tmp/fibo.exe
ERROR: Couldn't insert module '/tmp/stapmo60OW/stap_ab5b824c79b38b5207910696c49c4e22_1760.ko': Unknown symbol in module
WARNING: /usr/bin/staprun exited with status: 1
Pass 5: run failed.  [man error::pass5]

Ой, подобные ошибки — не очень хорошо. Сообщение "__tracepoint_sched_process_fork undefined" когда запускается скрипт systemtap объясняет, что в основном stap версия слишком старая для того ядра, которое у меня есть — что требовало сборки из исходного кода (см. выше). Итак, давайте посмотрим теперь, как новый stap -L работает:

$ /path/to/src/systemtap_git/stap -L 'process("/tmp/fibo.exe").function("*").call'
process("/tmp/fibo.exe").function("_GLOBAL__sub_I__ZN9Fibonacci15doFibonacciStepEi@/tmp/fibo.cpp:37").call
process("/tmp/fibo.exe").function("__do_global_dtors_aux").call
process("/tmp/fibo.exe").function("__libc_csu_fini").call
process("/tmp/fibo.exe").function("__libc_csu_init").call
process("/tmp/fibo.exe").function("__static_initialization_and_destruction_0@/tmp/fibo.cpp:37").call $__initialize_p:int $__priority:int
process("/tmp/fibo.exe").function("_fini").call
process("/tmp/fibo.exe").function("_init").call
process("/tmp/fibo.exe").function("_start").call
process("/tmp/fibo.exe").function("deregister_tm_clones").call
process("/tmp/fibo.exe").function("doFibonacciStep@/tmp/fibo.cpp:13").call $this:class Fibonacci* const $istep:int
process("/tmp/fibo.exe").function("frame_dummy").call
process("/tmp/fibo.exe").function("generate@/tmp/fibo.cpp:20").call $this:class Fibonacci* const $n:int
process("/tmp/fibo.exe").function("main@/tmp/fibo.cpp:28").call
process("/tmp/fibo.exe").function("register_tm_clones").call

Хорошо, это уже немного более многословно, чем старая версия. В любом случае, я хотел бы исследовать doFibonacciStep функция и ее входной аргумент, здесь $istep, Поэтому я пишу это в командной строке:

$ sudo /path/to/src/systemtap_git/stap -e 'probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call { printf("stap do step: %d\n", $istep) }' -c /tmp/fibo.exe
semantic error: while processing probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep@/tmp/fibo.cpp:13").call from: process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call

semantic error: No cfa_ops supplied, but needed by DW_OP_call_frame_cfa: identifier '$istep' at <input>:1:107
source: probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call { printf("stap do step: %d\n", $istep) }

Pass 2: analysis failed.  [man error::pass2]

Ой — неприятная ошибка, и она мне ничего не говорит — об этой ошибке очень мало сообщений об ошибках (и в основном с 2010 года). Так что я собирался застрять здесь, когда по какой-то причине я вспомнил, что на днях я скомпилировал некоторые программы с -gdwarf-2 (по причинам, которые я уже забыл); так что я подумал, что попробую это — и теперь, на самом деле, теперь это начало работать:

$ g++ -gdwarf-2 fibo.cpp -o fibo.exe
$ sudo /path/to/src/systemtap_git/stap -e 'probe process("/tmp/fibo.exe").function("Fibonacci::doFibonacciStep").call { printf("stap do step: %d\n", $istep) }' -c /tmp/fibo.exe
Hello world! Fibonacci series
Enter number of items you need in the series: 5
Start: a 0 b 1
istep: 1 c: 1
istep: 2 c: 2
istep: 3 c: 3
stap do step: 1
stap do step: 2
stap do step: 3

Ницца! Обратите внимание, что stap отпечатки на самом деле напечатаны после программа завершилась (то есть они не чередуются с фактическим выводом программы там, где они произошли).

Вместо того, чтобы указывать пробные точки и поведение непосредственно в командной строке, мы могли бы вместо этого написать скрипт — так вот check-do-step.stp — здесь с некоторыми дополнительными вещами:

#!/usr/bin/env stap

global stringone = "Testing String One"global stringtwo = "Testing String Two"
probe begin {
printf("begin: %s\n", stringone)
#exit() # must have; else probe end runs only upon Ctrl-C if we only have `begin` and `end` probes!
}

probe process(
"/tmp/fibo.exe").function(
"Fibonacci::doFibonacciStep").call {
printf("stap do step: %d\n", $istep)
}

probe end {
newstr = "We Are " . stringtwo . " And We're Done" # string concat
printf("%s\n", newstr)
}

… и с этим сценарием наш вызов и результаты выглядят так:

$ sudo /path/to/src/systemtap_git/stap check-do-step.stp -c /tmp/fibo.exe
Hello world! Fibonacci series
Enter number of items you need in the series: begin: Testing String One
6
Start: a 0 b 1
istep: 1 c: 1
istep: 2 c: 2
istep: 3 c: 3
istep: 4 c: 5
stap do step: 1
stap do step: 2
stap do step: 3
stap do step: 4
We Are Testing String Two And We're Done

Еще раз обратите внимание — begin: Testing ... Строка не попадает в самом начале, как мы ожидали, но только после того, как программа уже начала генерировать вывод.

Ну, я думаю, что это так — конечно, достаточно хорошо для меня, для простого примера …