trace

trace je majhen syscall tracer, napisan v C++20. Program zažene ciljni proces pod ptrace, prestreza njegove sistemske klice in izpisuje ime sistemskega klica, številko, argumente, povratno vrednost, napake, čas izvajanja, izhode procesov in signalne dogodke.

Projekt je trenutno narejen za Linux ARM64.

Kaj zmore

• Sledi programu in njegovim argumentom.
• Izpisuje ime sistemskega klica, številko, PID, argumente in povratno vrednost.
• Sledi otrokom, ustvarjenim prek fork, vfork in clone.
• Zazna exec, normalen izhod procesa in končanje procesa s signalom.
• Filtrira sistemske klice po imenu ali številki.
• Prikaže čas vstopa v sistemski klic.
• Prikaže trajanje sistemskega klica v mikrosekundah ali nanosekundah.
• Po koncu izpiše syscall summary.
• Summary zna sortirati po času, sekundah, povprečnih mikrosekundah, številu klicev, napakah ali imenu sistemskega klica.
• Negativne povratne vrednosti pretvori v imena napak, na primer ENOENT.
• Obogati izbrane argumente pri klicih kot soopenat, close, read, write, execve, readlinkat, getcwd, ...
• Podpira barvni izpis.

Primer

Navaden izpis

Syscall summary

Zahteve

• Linux
• ARM64 syscall ABI
• CMake
• C++20 prevajalnik
• C prevajalnik za primere

Tracer uporablja Linux-specifične API-je, kot so ptrace, /proc/<pid>/fd, waitpid in ARM64 razpored registrov. Na macOS/Windows ne bo deloval brez portanja.

Build

cmake -S . -B build
cmake --build build

Glavni binary:

build/trace

Primeri se zgradijo v:

examples/bin/

Uporaba

./build/trace [opcije] -- program [argumenti...]
./build/trace [opcije] ./program [argumenti...]

Primeri:

./build/trace -- /bin/ls -la
./build/trace -tt -d ns -- /bin/echo hello
./build/trace --filter read,write,openat -- ./examples/bin/write_hello
./build/trace -s --sort=seconds/calls/syscall -- ./examples/bin/comprehensive_test

Opcije

-h, --help
    Izpiše pomoč in konča program.

-f, --filter LIST
    Izpiše samo izbrane sistemske klice.
    LIST je seznam imen ali številk, ločenih z vejico.
    Primer: --filter read,write,63,221

-t, --time
    Prikaže wall-clock čas vstopa v sistemski klic.

-tt, --ttime
    Prikaže wall-clock čas vstopa z mikrosekundno natančnostjo.

-d, --duration [UNIT]
    Prikaže trajanje sistemskega klica.
    UNIT je lahko us ali ns.
    Privzeto: us

--color-mode=MODE
    Nastavi barvni izpis.
    MODE je lahko auto, always ali never.
    Privzeto: auto

--buffer-len=LEN
    Omeji število prikazanih bajtov pri obogatenih nizih in bufferjih.
    Veljavno območje: 1-4096
    Privzeto: 64

--array-len=LEN
    Omeji število prikazanih elementov pri obogatenih poljih, kot sta argv in envp.
    Veljavno območje: 1-1024
    Privzeto: 8

-s, --summary
    Po koncu sledenja izpiše syscall summary.

--sort=COL1/COL2/...
    Nastavi vrstni red sortiranja v summary tabeli.
    Stolpci: time, seconds, usecs, calls, errors, syscall
    Privzeto: time/seconds/calls/errors/syscall

Primer izpisa

[pid 1234] write[64] (fd=1, buf="hello world\n", count=12) = 12
[pid 1234] openat[56] (dfd="AT_FDCWD", filename="/invalid/path", flags=0) = -2 ENOENT (No such file or directory)
[pid 1234] +++ exited with 42 +++

Z vklopljenim časom in trajanjem:

12:34:56.123'456 [pid 1234] write[64] (fd=1, buf="hello\n", count=6) = 6 <1200 ns>

Primeri v repozitoriju

• examples/write_hello.c: osnovni write in ne-ničelna izhodna koda.
• examples/bad_open.c: namerno neuspešen open.
• examples/simple_fork.c: sledenje staršu in otroku.
• examples/comprehensive_test.c: datoteke, pipe, mmap, signali, fork, exec in več otrok.

Zagon primera:

./build/trace -- ./examples/bin/simple_fork

Struktura

src/
    main.cpp             vstopna točka
    options.cpp          parsanje CLI opcij
    tracer.cpp           ptrace event loop
    syscall.cpp          formatiranje syscallov in obogatitev argumentov
    syscall_table.cpp    ARM64 syscall tabela
    utils.cpp            pomožne funkcije

include/trace/
    headerji projekta

examples/
    majhni C programi za testiranje tracerja

helpers/
    pomožne datoteke za generiranje syscall tabele

Opomba

To je projekt za učenje in eksperimentiranje, ne popolna zamenjava za strace. Veliko argumentov sistemskih klicev se še vedno izpiše kot surova številska vrednost, obogatitev argumentov pa je namenoma omejena na izbrane sistemske klice.