20.3. 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 충분한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또는 애플리케이션의 상호 작용을 분석하면 버그 매니페스트를 나타내는 조건을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.

20.3.1. 애플리케이션 상호 작용 기록에 유용한 도구

Red Hat Enterprise Linux는 애플리케이션 상호 작용을 분석하기 위한 다양한 툴을 제공합니다.

strace

strace 툴을 사용하면 애플리케이션과 Linux 커널 간의 상호 작용을 추적(및 변조)할 수 있습니다(시스템 호출, 신호 전달 및 프로세스 상태 변경 등).

  • strace 출력은 자세히 설명하고 strace 가 기본 커널 코드에 대한 지식을 사용하여 매개변수 및 결과를 해석하므로 호출을 잘 설명합니다. 숫자는 각 상수 이름으로 변경되고, 비트로 결합된 플래그는 플래그 목록으로 확장된 플래그, 실제 문자열을 제공하기 위해 역참조된 문자 배열에 대한 포인터 등입니다. 그러나 최신 커널 기능에 대한 지원이 부족할 수 있습니다.
  • strace 를 사용하는 경우 로그 필터를 설정하는 경우를 제외하고는 특정 설정이 필요하지 않습니다.
  • strace를 사용하여 애플리케이션 코드를 추적하면 애플리케이션 실행 속도가 크게 느려질 수 있습니다. 따라서 strace는 많은 프로덕션 배포에 적합하지 않습니다. 또는 이러한 경우 SystemTap을 사용하는 것이 좋습니다.
  • 추적된 시스템 호출 및 신호 목록을 제한하여 캡처된 데이터 양을 줄일 수 있습니다.
  • strace는 kernel-userspace 상호 작용만 캡처하고 라이브러리 호출을 추적하지 않습니다. 예를 들면 다음과 같습니다. 라이브러리 호출에 ltrace를 사용하는 것이 좋습니다.
ltrace

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

  • ltrace 를 사용하면 모든 라이브러리에 대한 추적 호출을 사용할 수 있습니다.
  • 추적된 호출을 필터링하여 캡처된 데이터 양을 줄일 수 있습니다.
  • ltrace 를 사용하는 경우 로그 필터를 설정하는 경우를 제외하고 ltrace를 사용할 필요가 없습니다.
  • ltrace 는 가볍고 빨라지므로 strace 를 사용하여 커널 함수를 추적하는 대신 ltrace 와 같은 glibc 와 같은 라이브러리에서 해당 인터페이스를 추적할 수 있습니다. 그러나 ltrace 는 syscall 추적에서 덜 정확할 수 있습니다.
  • ltrace 는 제한된 라이브러리 호출 집합에만 매개 변수를 디코딩할 수 있습니다: 관련 구성 파일에 정의된 호출입니다. ltrace 패키지의 일부로 일부 libacl,libc, libm 호출과 시스템 호출을 위한 시제품이 제공됩니다. ltrace 출력에는 주로 원시 번호와 포인터만 포함되어 있습니다. ltrace 출력을 해석하려면 일반적으로 출력에 있는 라이브러리의 실제 인터페이스 선언을 컨설팅해야 합니다.
SystemTap

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

  • strace 및 ltrace 를 사용하는 것과 비교했을 때 로깅을 스크립팅하면 초기 설정 단계에서 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 그러나 스크립팅 기능은 단순히 로그를 생성하는 것 이상으로 SystemTap의 유용성을 확장합니다.
  • SystemTap은 커널 모듈을 생성하고 삽입하여 작동합니다. SystemTap 사용은 효율적이며 시스템 또는 애플리케이션 실행 성능이 크게 저하되지 않습니다.
  • SystemTap에는 사용 예 집합이 함께 제공됩니다.
GDB

GNU Debugger는 주로 로깅이 아닌 디버깅을 위한 것입니다. 그러나 일부 기능은 애플리케이션의 상호 작용이 주요 관심 활동인 시나리오에서도 유용합니다.

  • GDB를 사용하면 상호 작용 이벤트 캡처를 편리하게 결합하고 후속 실행 경로를 즉시 디버깅할 수 있습니다.
  • GDB는 다른 도구의 문제가 있는 상황을 초기 식별한 후 드물거나 단수 이벤트에 대한 응답을 분석하는 데 가장 적합합니다. 빈번한 이벤트가 있는 모든 시나리오에서 GDB를 사용하는 것은 비효율적이거나 불가능하게 됩니다.
추가 리소스

20.3.2. strace를 사용하여 애플리케이션의 시스템 호출 모니터링

strace 툴을 사용하면 애플리케이션과 Linux 커널 간의 상호 작용을 추적(선택적으로 변조)합니다(시스템 호출, 신호 전달 및 프로세스 상태 변경 등)

사전 요구 사항
  • strace 가 시스템에 설치되어 있습니다.

    • strace 를 설치하려면 root로 실행합니다.

      # yum install strace
절차

strace 의 추적 사양 구문에서는 시스템 호출을 식별하는 데 도움이 되는 정규식 및 syscall 클래스를 제공합니다.

  1. 모니터링할 프로세스를 실행하거나 연결합니다.

    • 모니터링할 프로그램이 실행되고 있지 않으면 strace 를 시작하고 프로그램을 지정합니다:

      $ strace -fvttTyy -s 256 -e trace=call program

      위 예제에서 사용되는 옵션은 필수가 아닙니다. 필요한 경우 다음을 수행하십시오.

      • f 옵션 " follow forks"의 약어입니다. 이 옵션은 포크, vfork 및 복제 시스템 호출에서 생성한 하위 항목을 추적합니다.
      • -v 또는 -e abbrev=none 옵션은 출력 약어를 비활성화하고 다양한 구조 필드를 생략합니다.
      • -tt 옵션은 각 행의 접두사를 절대 타임스탬프로 지정하는 -t 옵션의 변형입니다. -tt 옵션을 사용하면 인쇄된 시간에 microseconds가 포함됩니다.
      • T 옵션은 각 시스템 호출에 사용된 시간을 줄 끝에 출력합니다.
      • y 옵션 은 파일 설명자 번호와 관련된 경로를 출력할 수 있는 -y 옵션의 변형입니다. y 옵션 은 경로뿐만 아니라 장치 파일 설명자와 연결된 소켓 파일 설명자 및 블록 또는 문자 장치 번호와 관련된 프로토콜 관련 정보를 출력합니다.
      • -s 옵션은 인쇄할 최대 문자열 크기를 제어합니다. 파일 이름은 문자열로 간주되지 않으며 항상 전체적으로 인쇄됩니다.
      • -e trace 는 추적할 시스템 호출 집합을 제어합니다.

        호출 을 쉼표로 구분된 시스템 호출 목록으로 바꿉니다. 호출이 남아 있으면 strace 는 모든 시스템 호출을 표시합니다. 일부 시스템 호출 그룹에 대한 요약은 strace(1) 매뉴얼 페이지에 제공됩니다.

    • 프로그램이 이미 실행 중인 경우 프로세스 ID(pid)를 찾아 strace 를 여기에 연결합니다.

      $ ps -C program
      (...)
      $ strace -fvttTyy -s 256 -e trace=call -ppid
    • 분기된 프로세스 또는 스레드를 추적하지 않으려면 -f 옵션을 사용하지 마십시오.
  1. strace 는 애플리케이션 및 세부 정보에 의해 수행된 시스템 호출을 표시합니다.

    대부분의 경우 시스템 호출에 대한 필터가 설정되지 않은 경우 애플리케이션 및 해당 라이브러리는 많은 호출을 만들고 strace 출력을 즉시 표시합니다.

  2. strace 는 추적된 모든 프로세스가 종료될 때 종료됩니다. 추적 프로그램이 종료되기 전에 모니터링을 종료하려면 Ctrl+C 를 누릅니다.

    • strace 가 프로그램을 시작한 경우 종료 신호(이 경우, 이 경우)가 시작되는 프로그램에 전송됩니다. 그러나 이 프로그램은 차례로 해당 신호를 무시할 수 있습니다.
    • strace 를 이미 실행 중인 프로그램에 연결하면 strace 와 함께 프로그램이 종료됩니다.
  3. 애플리케이션에서 수행한 시스템 호출 목록을 분석합니다.

    • 리소스 액세스 또는 가용성 관련 문제는 반환 오류를 호출할 때 로그에 있습니다.
    • 시스템 호출 및 호출 시퀀스 패턴에 전달되는 값은 애플리케이션 동작의 원인에 대한 통찰력을 제공합니다.
    • 애플리케이션이 충돌하면 중요한 정보가 로그 끝에 있을 수 있습니다.
    • 출력에는 많은 추가 정보가 포함되어 있습니다. 그러나 더 정확한 필터를 생성하고 절차를 반복할 수 있습니다.
참고
  • 둘 다 출력을 보고 파일에 저장하는 것이 유리합니다. 이렇게 하려면 tee 명령을 실행합니다.

    $ strace ...-o |tee your_log_file.log>&2
  • 다른 프로세스에 해당하는 별도의 출력을 보려면 다음을 실행합니다.

    $ strace ... -ff -o your_log_file

    프로세스 ID(pid )가 있는프로세스출력은 your_log_file.pid 에 저장됩니다.

추가 리소스

20.3.3. ltrace를 사용하여 애플리케이션의 라이브러리 기능 호출 모니터링

ltrace 툴을 사용하면 애플리케이션에서 수행한 호출을 모니터링하여 라이브러리(공유 오브젝트)에서 사용 가능한 기능을 수행할 수 있습니다.

사전 요구 사항
절차
  1. 가능한 경우 관심 있는 라이브러리 및 기능을 식별합니다.
  2. 모니터링할 프로그램이 실행되지 않는 경우 ltrace 를 시작하고 프로그램을 지정합니다:

    $ ltrace -f -l library -e function program

    -e-l 옵션을 사용하여 출력을 필터링합니다.

    • 함수로 표시할 함수 이름을 제공합니다 . e 기능 옵션은 여러 번 사용할 수 있습니다. 밖으로 나가면 ltrace 는 모든 함수에 대한 호출을 표시합니다.
    • 함수를 지정하는 대신 -l 라이브러리 옵션을 사용하여 전체 라이브러리를 지정할 수 있습니다. 이 옵션은 -e 기능 옵션과 유사하게 작동합니다.

    자세한 내용은 ltrace(1)_ 매뉴얼 페이지를 참조하십시오.

    프로그램이 이미 실행중인 경우 해당 프로세스 ID (pid)를 찾아 ltrace 를 연결합니다.

    $ ps -C program
    (...)
    $ ltrace ... -ppid

    분기된 프로세스 또는 스레드를 추적하지 않으려면 -f 옵션을 남겨 둡니다.

  3. ltrace 는 애플리케이션에서 수행한 라이브러리 호출을 표시합니다.

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

  4. ltrace 는 프로그램이 종료되면 종료됩니다.

    추적 프로그램이 종료되기 전에 모니터링을 종료하려면 ctrl+C 를 누릅니다.

    • ltrace 가 프로그램을 시작하면 프로그램은 ltrace 와 함께 종료됩니다.
    • ltrace 를 이미 실행 중인 프로그램에 연결한 경우 프로그램은 ltrace 와 함께 종료됩니다.
  5. 애플리케이션에서 수행한 라이브러리 호출 목록을 분석합니다.

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

둘 다 출력을 보고 파일에 저장하는 것이 유리합니다. 이 작업을 수행하려면 tee 명령을 사용합니다.

$ ltrace ... |& tee your_log_file.log
추가 리소스
  • strace(1) 도움말 페이지
  • Red Hat Developer Toolset 사용자 가이드 - ltrace

20.3.4. SystemTap을 사용하여 애플리케이션의 시스템 호출 모니터링

SystemTap 툴을 사용하면 커널 이벤트에 대한 사용자 정의 이벤트 처리기를 등록할 수 있습니다. strace 와 비교하여 사용하기가 어렵지만 SystemTap 은 더 효율적이고 복잡한 처리 로직을 사용할 수 있습니다.

사전 요구 사항
절차
  1. 콘텐츠를 사용하여 my_script.stp 파일을 생성합니다.

    probe begin
    {
      printf("waiting for syscalls of process %d \n", target())
    }
    
    probe syscall.*
    {
      if (pid() == target())
        printf("%s(%s)\n", name, argstr)
    }
    
    probe process.end
    {
      if (pid() == target())
        exit()
    }
  2. 모니터링할 프로세스의 프로세스ID(pid )를 찾습니다.

    $ ps -aux
  3. 스크립트를 사용하여 SystemTap 을 실행합니다.

    # stap my_script.stp -x pid

    pid 값은 프로세스 ID입니다.

    스크립트가 로드된 커널 모듈로 컴파일됩니다. 이렇게 하면 명령을 입력하고 출력을 가져오는 사이에 약간의 지연이 발생합니다.

  4. 프로세스에서 시스템 호출을 수행하면 호출 이름과 해당 매개 변수가 터미널에 출력됩니다.
  5. 프로세스가 종료되면 스크립트가 종료되거나 Ctrl+C 를 누르면 종료됩니다.
추가 리소스
  • SystemTap Beginners 가이드
  • SystemTap Tapset 참조
  • strace 기능과 근접한 더 큰 SystemTap 스크립트는 /usr/share/systemtap/examples/process/strace.stp 로 사용할 수 있습니다. 스크립트를 실행하려면 다음을 수행합니다.

    # stap --example strace.stp -x pid

    또는

    # stap --example strace.stp -c "cmd args …​"

20.3.5. GDB를 사용하여 애플리케이션 시스템 호출을 상호 작용

GDB는 프로그램을 실행하는 동안 발생하는 다양한 종류의 상황에서 실행을 중지합니다. 프로그램이 시스템 호출을 수행할 때 실행을 중지하려면 GDB catchpoint 를 사용합니다.

사전 요구 사항

GDB를 사용하여 시스템 호출에서 프로그램 실행 중지

  1. catchpoint를 설정합니다.

    (gdb) catch syscall syscall-name

    명령 catch syscall 은 프로그램에서 시스템 호출을 수행할 때 실행을 중단하는 특수 유형의 hierarchy를 설정합니다.

    syscall-name 옵션은 호출 이름을 지정합니다. 다양한 시스템 호출에 대해 여러 catchpoints를 지정할 수 있습니다. syscall-name 옵션을 벗어나면 GDB가 모든 시스템 호출에서 중지됩니다.

  2. 프로그램이 실행을 시작하지 않은 경우 시작합니다.

    (gdb) r

    프로그램 실행이 중지되는 경우 이를 다시 시작합니다.

    (gdb) c
  3. GDB는 프로그램에서 지정된 시스템 호출을 수행한 후 실행을 중지합니다.
추가 리소스

20.3.6. GDB를 사용하여 애플리케이션에 의한 신호 처리 처리

GDB는 프로그램을 실행하는 동안 발생하는 다양한 종류의 상황에서 실행을 중지합니다. 프로그램이 운영 체제에서 신호를 수신할 때 실행을 중지하려면 GDB catchpoint 를 사용합니다.

사전 요구 사항
GDB를 사용하여 신호 수신 시 프로그램 실행 중지
  1. catchpoint를 설정합니다.

    (gdb) catch signal signal-type

    명령 catch 신호는 프로그램이 신호가 수신될 때 실행을 중단하는 특수 유형의 Breakpoint를 설정합니다. signal-type 옵션은 신호 유형을 지정합니다. 모든 신호를 캡처하려면 특수 값 'all' 을 사용합니다.

  2. 프로그램이 실행을 시작하지 않은 경우 시작합니다.

    (gdb) r

    프로그램 실행이 중지되는 경우 이를 다시 시작합니다.

    (gdb) c
  3. GDB는 프로그램이 지정된 신호를 수신한 후 실행을 중지합니다.
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