Systemtap简单用户空间示例（函数跟踪，Ubuntu）？

Question

（我花了相当长的一段时间得到这个工作，所以我想我会记录它 - 首先，把它作为正式问题）：

是否存在的systemtap探测/追踪功能的一个简单的例子在用户空间的应用程序，最好在C++？我的系统是Ubuntu的14.04：

$ 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)) 

Answer 1

OK，所以这并没有变成是微不足道的 - 首先，我莫名其妙地结束了在Ubuntu 14.04一个（新的）内核4.2.0;显然Ubuntu 14.04附带的systemtap对于内核来说太旧了（见下文）。这意味着，我不得不从源代码编译systemtap - 这是我的方法：

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 

这是事情：

• 你不应该建立elfutils分开，然后systemtap - 你应该改为通过elfutils源目录到--with-elfutils的systemtap的configure，其然后将configure和生成elfutils以及。
• 即使在非系统/私有（本地）目录中，您也必须执行make install的systemtap！ - 否则，会出现一些错误（不幸的是，没有记录他们）

建成后，stap报告版本：

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

好了，我发现了用于分析的基本斐波纳契C++例子，这是我略作修改，并呼吁/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; 
} 

开始我尝试编译它是这样的：

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

现在，我们要做的第一件事是找出可用于我们可执行文件中探测的函数;为此，我们可以使用stap -L（注意，我在这里仍然使用旧的，Ubuntu 14.04系统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 

尼斯 - 所以我想探测/追踪doFibonacciStep和它的输入参数， istep。所以我尝试从命令行：

$ 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] 

哎哟，这样的错误 - 不好。文章"__tracepoint_sched_process_fork undefined" when run systemstap script解释说，基本上stap版本对于我拥有的内核来说太旧了 - 这要求从源代码开始构建（上图）。让我们看看现在怎么新stap -L作品：

$ /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 

尼斯，这已经比老版更详细一点。无论如何，我想探讨doFibonacciStep函数及其输入参数，这里是$istep。所以，我写这篇文章的命令行：

$ 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] 

哎哟 - 一个讨厌的错误，并没有真正告诉我什么 - 只有很少的错误报告这个错误（和大部分来自2010）。因此，当我因为某些原因而被困在这里时，我记得那天我编了一些程序-gdwarf-2（因为我现在已经忘记了）。所以我想我会尝试它 - 并且whaddayaknow，它现在开始工作：

​​

不错！请注意，在程序结束后（即它们不与实际出现的程序输出交错），stap打印实际上是打印。

，而不是直接在命令行上指定探测点和行为，我们可以写一个脚本，而不是 - 所以这里是check-do-step.stp - 这里有一些额外的东西：

#!/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) 
} 

...以及与此脚本，我们的电话，结果是这样的：再次

$ 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 

声明 - begin: Testing ...串不会在打一开始我们很想否则预期，但只有程序后，已经开始产生输出。

嗯，我想这就是它 - 对我来说当然是够好的，一个简单的例子...