3.3. 애플리케이션 상호 작용 기록


실행 가능한 애플리케이션 코드는 운영 체제 및 공유 라이브러리의 코드와 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용의 활동 로그를 기록하면 실제 애플리케이션 코드를 디버깅하지 않고도 애플리케이션의 동작에 대한 충분한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또는 애플리케이션의 상호 작용을 분석하면 버그 매니페스트가 있는 조건을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.

3.3.1. 애플리케이션 상호 작용을 기록하는 데 유용한 툴

Red Hat Enterprise Linux는 애플리케이션의 상호 작용을 분석하기 위한 여러 툴을 제공합니다.

strace

strace 툴을 사용하면 기본적으로 애플리케이션에서 사용하는 시스템 호출(커널 함수)을 로깅할 수 있습니다.

  • strace 툴은 기본 커널 코드를 알고 있는 매개변수 및 결과를 해석하므로 호출에 대한 자세한 출력을 제공할 수 있습니다. 숫자는 해당 상수 이름, 플래그 목록으로 확장된 비트별 결합된 플래그, 실제 문자열을 제공하기 위해 역참조된 문자 배열에 대한 포인터로 변환됩니다. 최신 커널 기능에 대한 지원이 부족할 수 있습니다.
  • 추적된 호출을 필터링하여 캡처된 데이터의 양을 줄일 수 있습니다.
  • strace 를 사용하려면 로그 필터 설정을 제외하고 특정 설정이 필요하지 않습니다.
  • strace 를 사용하여 애플리케이션 코드를 추적하면 애플리케이션 실행 속도가 크게 느려집니다. 결과적으로 strace 는 많은 프로덕션 배포에 적합하지 않습니다. 또는 ltrace 또는 SystemTap을 사용하는 것이 좋습니다.
  • Red Hat Developer Toolset에서 사용할 수 있는 strace 버전은 시스템 호출 변조도 수행할 수 있습니다. 이 기능은 디버깅에 유용합니다.
ltrace

ltrace 툴을 사용하면 애플리케이션의 사용자 공간 호출을 공유 오브젝트(동적 라이브러리)에 기록할 수 있습니다.

  • ltrace 툴을 사용하면 모든 라이브러리에 대한 호출을 추적할 수 있습니다.
  • 추적된 호출을 필터링하여 캡처된 데이터의 양을 줄일 수 있습니다.
  • ltrace 를 사용하려면 로그 필터 설정을 제외하고 특정 설정이 필요하지 않습니다.
  • ltrace 툴은 가볍고 빠르게 strace 에 대한 대안을 제공합니다. strace 를 사용하여 커널 함수를 추적하는 대신 glibc with ltrace 와 같은 라이브러리에서 해당 인터페이스를 추적할 수 있습니다.
  • ltracestrace 와 같은 알려진 호출 세트를 처리하지 않으므로 라이브러리 함수에 전달된 값을 설명하지 않습니다. ltrace 출력에는 원시 번호와 포인터만 포함됩니다. ltrace 출력을 해석하려면 출력에 있는 라이브러리의 실제 인터페이스 선언을 참조해야 합니다.
참고

Red Hat Enterprise Linux 10에서 알려진 문제로 인해 ltrace 가 시스템 실행 파일을 추적하지 못합니다. 이 제한은 사용자가 빌드한 실행 파일에 적용되지 않습니다.

SystemTap

SystemTap은 Linux 시스템에서 실행 중인 프로세스 및 커널 활동을 검증하기 위한 계측 플랫폼입니다. SystemTap은 사용자 지정 이벤트 처리기를 프로그래밍하는 데 자체 스크립팅 언어를 사용합니다.

  • straceltrace 를 사용하는 것과 비교하여 로깅을 스크립팅하는 것은 초기 설정 단계에서 더 많은 작업을 의미합니다. 그러나 스크립팅 기능은 로그를 생성하는 것 외에도 SystemTap의 유용성을 확장합니다.
  • SystemTap은 커널 모듈을 생성하고 삽입하여 작동합니다. SystemTap 사용은 효율적이며 시스템 또는 애플리케이션 실행 속도가 크게 느려지지 않습니다.
  • SystemTap에는 일련의 사용 예가 포함되어 있습니다.
GDB

GNU Debugger(GDB)는 주로 로깅이 아닌 디버깅을 위한 것입니다. 그러나 일부 기능은 애플리케이션의 상호 작용이 주요 활동인 경우에도 유용합니다.

  • GDB를 사용하면 상호 작용 이벤트 캡처와 후속 실행 경로의 즉각적인 디버깅을 편리하게 결합할 수 있습니다.
  • GDB는 다른 도구에서 문제가 있는 상황을 처음 식별한 후 드물거나 단수적인 이벤트에 대한 응답을 분석하는 데 가장 적합합니다. 빈번한 이벤트가 있는 모든 시나리오에서 GDB를 사용하면 비효율적이거나 불가능하게 됩니다.

3.3.2. strace를 사용하여 애플리케이션의 시스템 호출 모니터링

strace 툴을 사용하면 애플리케이션에서 수행하는 시스템(커널) 호출을 모니터링할 수 있습니다.

프로세스

  1. 모니터링할 시스템 호출을 식별합니다.

    • strace 를 시작하고 프로그램에 연결합니다.

      • 모니터링하려는 프로그램이 실행되지 않으면 strace 를 시작하고 프로그램을 지정합니다.

        $ strace -fvttTyy -s 256 -e trace=call program
      • 프로그램이 이미 실행중인 경우 프로세스 ID (pid)를 찾으십시오.

        $ ps -C program
      • 프로세스에 strace 를 연결합니다.

        $ strace -fvttTyy -s 256 -e trace=call -ppid
    • 호출 을 표시할 시스템 호출으로 교체합니다. -e trace=호출 옵션을 여러 번 사용할 수 있습니다. 생략하면 strace 는 모든 시스템 호출 유형을 표시합니다. 자세한 내용은 strace(1) 매뉴얼 페이지를 참조하십시오.
    • 분기된 프로세스 또는 스레드를 추적하지 않으려면 -f 옵션을 생략합니다.
  2. strace 툴에는 애플리케이션에서 수행한 시스템 호출과 세부 정보가 표시됩니다.

    대부분의 경우 애플리케이션 및 해당 라이브러리는 많은 수의 호출을 수행하고 시스템 호출에 대한 필터가 설정되지 않은 경우 strace 출력이 즉시 표시됩니다.

  3. strace 툴은 프로그램이 종료되면 종료됩니다.

    추적된 프로그램이 종료되기 전에 모니터링을 종료하려면 Ctrl+C 를 누릅니다.

    • strace 가 프로그램을 시작한 경우 프로그램은 strace 와 함께 종료됩니다.
    • 이미 실행중인 프로그램에 strace 를 첨부한 경우 프로그램은 strace 와 함께 종료됩니다.
  4. 애플리케이션에서 수행한 시스템 호출 목록을 분석합니다.

    • 리소스 액세스 또는 가용성에 대한 문제는 호출에서 오류를 반환할 때 로그에 존재합니다.
    • 시스템 호출 및 호출 시퀀스 패턴에 전달된 값은 애플리케이션의 동작 원인에 대한 통찰력을 제공합니다.
    • 애플리케이션이 충돌하면 중요한 정보는 로그 끝에 있을 수 있습니다.
    • 출력에는 많은 불필요한 정보가 포함되어 있습니다. 그러나 관심 있는 시스템 호출에 대한 보다 정확한 필터를 구성하고 절차를 반복할 수 있습니다.

      참고

      출력을 보고 파일에 저장하는 것이 좋습니다. 이 작업을 수행하려면 tee 명령을 사용합니다.

      $ strace ... |& tee your_log_file.log

ltrace 툴을 사용하면 라이브러리(공유 오브젝트)에서 사용할 수 있는 기능에 대한 애플리케이션 호출을 모니터링할 수 있습니다.

참고

Red Hat Enterprise Linux 10에서 알려진 문제로 인해 ltrace 가 시스템 실행 파일을 추적하지 못합니다. 이 제한은 사용자가 빌드한 실행 파일에 적용되지 않습니다.

프로세스

  1. 가능한 경우 라이브러리 및 관심 함수를 식별합니다.
  2. ltrace 를 시작하고 프로그램에 연결합니다.

    • 모니터링하려는 프로그램이 실행되고 있지 않은 경우 ltrace 를 시작하고 프로그램을 지정합니다.

      $ ltrace -f -l library -e function program
    • 프로그램이 이미 실행중인 경우 프로세스 ID (pid)를 찾으십시오.

      $ ps -C program
    • ltrace 를 프로세스에 연결합니다.

      $ ltrace -f -l library -e function -ppid program
    • -e,-f-l 옵션을 사용하여 출력을 필터링합니다.

      • 함수로 표시할 함수 이름을 제공합니다. e 함수 옵션은 여러 번 사용할 수 있습니다. 제외하면 ltrace 는 모든 함수에 대한 호출을 표시합니다.
      • 함수를 지정하는 대신 -l 라이브러리 옵션을 사용하여 전체 라이브러리를 지정할 수 있습니다. 이 옵션은 -e 함수 옵션과 유사하게 작동합니다.
      • 분기된 프로세스 또는 스레드를 추적하지 않으려면 -f 옵션을 생략합니다.

      자세한 내용은 ltrace(1)_ 매뉴얼 페이지를 참조하십시오.

  3. ltrace 는 애플리케이션에서 수행한 라이브러리 호출을 표시합니다.

    대부분의 경우 애플리케이션은 많은 수의 호출을 수행하고 필터가 설정되지 않은 경우 ltrace 출력이 즉시 표시됩니다.

  4. ltrace 는 프로그램이 종료되면 종료됩니다.

    추적된 프로그램이 종료되기 전에 모니터링을 종료하려면 ctrl+C 를 누릅니다. * ltrace 가 프로그램을 시작한 경우 프로그램은 ltrace 와 함께 종료됩니다. * 이미 실행중인 프로그램에 ltrace 를 첨부하면 프로그램이 ltrace 와 함께 종료됩니다.

  5. Ctrl+C 를 눌러 ltrace 를 중지합니다.
  6. 애플리케이션에서 수행하는 라이브러리 호출 목록을 분석합니다.

    • 애플리케이션이 충돌하면 중요한 정보는 로그 끝에 있을 수 있습니다.
    • 출력에는 많은 불필요한 정보가 포함되어 있습니다. 그러나 더 정확한 필터를 구성하고 절차를 반복할 수 있습니다.
참고

출력을 보고 파일에 저장하는 것이 좋습니다. 이 작업을 수행하려면 tee 명령을 사용합니다.

+

$ ltrace ... |& tee your_log_file.log

3.3.4. SystemTap을 사용하여 애플리케이션의 시스템 호출 모니터링

SystemTap 툴을 사용하면 커널 이벤트에 대한 사용자 지정 이벤트 처리기를 등록할 수 있습니다. strace 툴과 비교하면 사용하기가 더 어렵지만 더 효율적이며 더 복잡한 처리 논리를 사용할 수 있습니다. strace.stp 라는 SystemTap 스크립트는 SystemTap과 함께 설치되고 SystemTap을 사용하여 strace 기능의 근사 기능을 제공합니다.

프로세스

  1. 모니터링할 프로세스의 프로세스 ID(pid)를 찾습니다.

    $ ps -aux
  2. strace.stp 스크립트를 사용하여 SystemTap을 실행합니다.

    # stap /usr/share/systemtap/examples/process/strace.stp -x pid

    pid 값은 프로세스 ID입니다.

    이 스크립트는 커널 모듈로 컴파일된 후 로드됩니다. 이렇게 하면 명령을 입력하고 출력을 가져오는 사이에 약간의 지연이 발생합니다.

  3. 프로세스에서 시스템 호출을 수행하면 호출 이름과 해당 매개 변수가 터미널에 출력됩니다.
  4. 스크립트가 종료되거나 Ctrl+C 를 누르면 스크립트가 종료됩니다.

3.3.5. GDB를 사용하여 애플리케이션 시스템 호출 인터셉트

GNU Debugger(GDB)를 사용하면 프로그램 실행 중에 발생하는 다양한 상황에서 실행을 중지할 수 있습니다. 프로그램이 시스템 호출을 수행할 때 실행을 중지하려면 GDB catchpoint 를 사용합니다.

프로세스

  1. catchpoint를 설정합니다.

    (gdb) catch syscall syscall-name

    명령 catch syscall 은 프로그램이 시스템 호출을 수행할 때 실행을 중단하는 특수 유형의 Cryostat를 설정합니다.

    syscall-name 옵션은 호출의 이름을 지정합니다. 다양한 시스템 호출에 대해 여러 catchpoint를 지정할 수 있습니다. syscall-name 옵션을 남겨 두면 GDB가 모든 시스템 호출에서 중지됩니다.

  2. 프로그램 실행을 시작합니다.

    • 프로그램의 실행을 시작하지 않은 경우 다음을 시작합니다.

      (gdb) r
    • 프로그램 실행이 중지되면 다시 시작하십시오.

      (gdb) c
  3. GDB는 프로그램이 지정된 시스템 호출을 수행한 후 실행을 중지합니다.
  4. 특정 상황에 따라 프로그램 상태 및 사전 실행을 검사하려면 추가 GDB 명령을 사용하십시오.
  5. GDB 디버깅 세션을 종료하려면 다음을 수행합니다.

    (gdb) q

3.3.6. GDB를 사용하여 애플리케이션의 신호 인터셉트

GNU Debugger(GDB)를 사용하면 프로그램 실행 중에 발생하는 다양한 상황에서 실행을 중지할 수 있습니다. 프로그램이 운영 체제에서 신호를 수신할 때 실행을 중지하려면 GDB catchpoint 를 사용합니다.

프로세스

  1. catchpoint를 설정합니다.

    (gdb) catch signal signal-type

    명령 catch 신호는 프로그램에서 신호를 수신할 때 실행을 중단하는 특수한 유형을 설정합니다. signal-type 옵션은 신호 유형을 지정합니다. 모든 신호를 캡처하려면 특수 값 'all' 을 사용합니다.

  2. 프로그램이 실행되도록 합니다.

    • 프로그램의 실행을 시작하지 않은 경우 다음을 시작합니다.

      (gdb) r
    • 프로그램 실행이 중지되면 다시 시작하십시오.

      (gdb) c
  3. GDB는 프로그램이 지정된 신호를 수신한 후 실행을 중지합니다.
  4. 신호를 처리하는 프로그램 코드를 디버깅하거나 수신되는 신호에 대한 지식을 사용하여 실행을 재개합니다.
  5. 나중에 GDB 디버깅 세션을 종료하려면 다음을 수행합니다.

    (gdb) q
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