linux系统systemtap监控应用问题分析

SystemTap 是监控和跟踪运行中的Linux 内核的操作的动态方法,SystemTap 应用:对管理员,SystemTap可用于监控系统性能,找出系统瓶颈,而对于开发者,可以查看他们的程序运行时在linux系统内核内部的运行情况,下面我们来看看systemtap监控应用与碰到的问题分析。

应用场景:一天,在我们服务器上PHP代码路径下多了一个log文件,从没注意到有这个log文件,但是log文件的格式明显不是我们生成的,格式比较简单,甚至没有function name,log level，明显是我们使用的某个第三方库的输出,到底是那个进程调用第三方库干的坏事?我们当然是有怀疑对象的,从log的语义也可以初步判断是那个进程干的这件事,可是没有证据.

有的童鞋就说了,对这个可疑进程直接执行lsof -p pid或者对文件执行 lsof file不就OK 了,如果这个进程打开了这个莫名其妙的文件,就证明的确是可疑进程写了这个log文件,可惜的是这个进程不是daemon,而且执行时间特别短,来不及对他进行lsof.

这有到了我们systemtap横空出世的时候了,systemtap由于他的可定制,几乎是一把无所不能的瑞士军刀,第一思路就是监控sys_open,看下到底是那个进程在作死,打开了这个莫名其妙的文件.

方法一:监控sys_open

我们都知道systemtap可以监控系统调用,open作为一个系统调用,我们自然可以监控，如果open的文件恰好是我们要追踪的文件,我们就将pid,execname 打印出来,真相大白,代码如下:

1. functionis_open_creating:long(flag:long)
2. {
3. CREAT_FLAG=4//0x4=00000100b
4. if(flag&CREAT_FLAG)
5. {
6. return1
7. }
8. return0
9. }
10. probebegin
11. {
12. printf("monitorfilebeginn")
13. }
14. probekernel.function("sys_open")
15. {
16. if(user_string($filename)=="/home/manu/shell/temp/abc.log")
17. {
18. creating=is_open_creating($mode);
19. if(creating)
20. {
21. printf("pid%ld(%s)createthefile%sn",pid(),execname(),user_string($filename));
22. }
23. else
24. {
25. printf("pid%ld(%s)openthefile%sn",pid(),execname(),user_string($filename));
26. }
27. }
28. }

OK,我们开始监控,看看能否捕捉到捣乱者,代码如下:

1. root@manu:~/code/systemtap#
2. root@manu:~/code/systemtap#stapfile_monitor.stp
3. monitorfilebegin

我们在另一个终端l中echo创建这个/home/manu/shell/temp/abc.log,代码如下:

root@manu:~/code/shell/temp# echo abefdf >/home/manu/code/shell/temp/abc.log

root@manu:~/code/shell/temp#

我们看到stap捕捉到了这个事件,代码如下:

1. root@manu:~/code/systemtap#stapfile_monitor.stp
2. monitorfilebegin
3. pid3024(bash)createthefile/home/manu/code/shell/temp/abc.log

Stap捕捉到进程名为bash,PID为3024的进程create了这个文件,目前为止,一切都好,可惜这种方法有个致命的缺陷。filename是进程调用系统调用 open时 输入的文件名,可能输入全路径/home/manu/shell/temp/abc.log,也可能输入的是相对路径,如果输入的是相对路径,我们的stap不能捕捉到这个事件.

比如我们再次想abc.log追加写:

1. root@manu:~/code/shell/temp#echo"secondline">>abc.log
2. root@manu:~/code/shell/temp#catabc.log
3. abefdf
4. secondline
5. root@manu:~/code/shell/temp#

另一端没有stap没有检测到任何事件.

这种方法有缺陷,因为我们不能够假设进程输入的绝对路径还是相对路径.

方法二:监控文件的inode

文件的名字表示方法可能不同,比如当前路径是 /home/manu/shell/temp/,下面表示的都是同一个文件,这就给上面一种方法带来的困难.

1. abc.log
2. ./abc.log
3. ../temp/abc.log
4. /home/manu/shell/temp/abc.log
5. .....

如果我们的文件在磁盘上,那么只要有,主设备号,次设备好,inode,这三个元素,就唯一确定了一个文件,我们还是监控刚才的abc.log,对于我的文件在/dev/sda6,对应的主设备号和次设备号是,0x8,0x6,abc.log对应的inode为:

361way:/opt # ll -ali abc.log

2099351 -rwxr-xr-x 1 root root 17623 Sep 2 22:55 abc.log

我们的三元组是（0x08,0x06,2099351),下面是我们的监控脚本inode_monitor.stp,代码如下:

1. probebegin
2. {
3. printf("watchinode%d%d%ldbeginn",$1,$2,$3)
4. }
5. probevfs.write
6. {
7. if(dev==MKDEV($1,$2)#major/minordevice
8. &&ino==$3)
9. printf("%s(%d)%s0x%x/%un",execname(),pid(),probefunc(),dev,ino)
10. }//phpfensi.com

然后我们让stap来监控这个inode对应的文件,代码如下:

root@manu:~/code/systemtap# stap inode_monitor.stp 0x8 0x6 2099351

watch inode 8 6 2099351 begin

开始我们的实验,我们在shell终端上echo两句写入abc.log,在写一个test.sh脚本去写这个abc.log,实验如下:

1. root@manu:~/code/shell/temp#echoabefdf>abc.log
2. root@manu:~/code/shell/temp#echo"secondline">./abc.log
3. root@manu:~/code/shell/temp#cattest.sh
4. #!/bin/sh
5. echo"thirdline">>./abc.log
6. root@manu:~/code/shell/temp#./test.sh

stap监控脚本的输出如下:

1. root@manu:~/code/systemtap#stapinode_monitor.stp0x80x62099351
2. watchinode862099351begin
3. bash(3024)vfs_write0x800006/2099351
4. bash(3024)vfs_write0x800006/2099351
5. test.sh(9484)vfs_write0x800006/2099351

我们看到这三个事件都被捕捉到了,也就完成了我们监控这个文件,判断到底是那个进程写入这个log的目标.

systemtap作为一个动态监控和跟踪linux内核的工具,其功能还可以发掘更多,更多内容可以查看IBM社区或systemtap官方网站,同时也可以了解DTrace、ProbeVue,这两者在unix平台上,及fanotify,下一代的inotify文件监控,同类工具.

其他性能工具OProfile、Valgrind、Perf、 redhat MGR 等回头再总结学习.