7. Ядро Linux

Используя утилиту и одноименную команду strace возможно проверить ее наличие, справку и конкретные параметры вызовов системы или конкретно выбранного процесса для на наблюдения, включая входные данные, вывод, используя дополнительные ключи, возможно опциональное отображение иных свойств: в ходе выполнения лабораторной работы, был использован -T для отображения времени.

Наблюдение состоит из двух этапов: сначала за системной командой, указанной в соответствии с вариантом, а затем за собственной программой. В обоих случаях составлены таблицы с наиболее распрастраненными вызовами, такими как: execve, brk, mmap, mprotect, access, open, fstat, read, close, write, exit_group, wait4, ioctl, clone, rt_sigaction, rt_sigprocmask, rt_sigreturn. Их основные свойства были также описаны в таблицах.

1. Анализ системных вызовов при выполнении команд с помощью утилиты strace.

Команда top показывает список работающих в данный момент процессов и информацию о них, включая использование ими памяти и процессора.

Рисунок 4-3-1. Проверка наличия утилиты strace.

Рисунок 4-3-2. Справка об использовании утилиты strace

Рисунок 4-3-3. Запуск strace для команды date. Для заполнения таблицы, потребуеится знать время затраченное на выполнение вызова. Обычно в выводе strace нет точного времени выполнения вызова. Это связано с тем, что время выполнения может быть очень маленьким (в микросекундах), и его трудно измерить точно. Кроме того, время выполнения зависит от многих факторов, таких как нагрузка на систему, скорость диска и т.д. Если нужно приблизительно оценить время выполнения, можно попробовать использовать опцию -T в strace, которая будет показывать время, затраченное на каждый вызов.

Таблица 3. Результаты анализа

№	Системный вызов	Описание вызова	Входные параметры	Время выполнения, мкс	Возвращаемое значение
1.	execuve	Запускает новую программу, заменяя текущий процесс.	date	0.001669	0
2.	mmap	для выделения памяти	NULL - Указывает, что ядро должно выбрать адрес для выделения памяти.	0.000143	7c4c0d1e8000
3.	access	Проверяет доступность файла по указанному пути. mode определяет тип доступа (чтение, запись, выполнение).	Путь /etc/ld.so.preload	0.000016	-1 ENOENT (No such file or directory)
4.	openat	Открывает файл для чтения, записи или и того и другого. dirfd указывает на директорию, в которой нужно искать файл. flags определяет тип доступа (чтение, запись, создание).	Путь /etc/ld.so.cache O_RDONLY|O_CLOEXEC: Флаги, которые указывают на то, что файл нужно открыть только для чтения, а дескриптор файла должен быть автоматически закрыт при выполнении execve	0.000044	3
5.	fstat	Получает информацию о файле, открытом с помощью дескриптора fd. Информация о файле хранится в структуре stat.	3: Дескриптор открытого файла (получен в openat). {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=63567, ...}: Структура stat, в которую записывается информация о файле.	0.000009	0
6.	close	Закрывает файл, открытый с помощью дескриптора fd.	3: Дескриптор открытого файла	0.000009	0
7.	read	используется для чтения из файла	3: Дескриптор открытого файла	0.000055	832

Имя вызова: В каждой строчке текста, которая описывает системный вызов, первым идет его имя. Например, execve, brk, mmap, mprotect, access, open, fstat, read, close, write, exit_group.

Параметры: После имени вызова в скобках идут параметры, которые передаются в этот вызов. Например, execve("/bin/date", ["date"], [/ 53 vars /]). Здесь /bin/date – это путь к исполняемому файлу, ["date"] – аргументы, которые передаются программе, а [/ 53 vars /] – это окружение.

Возвращаемое значение: В конце строки часто указывается результат выполнения вызова. Это результат выполнения системного вызова. Он может быть:

• 0 (ноль): Вызов прошел успешно.

• -1 (минус один): Вызов завершился с ошибкой. В этом случае в переменной errno (номер ошибки) хранится код ошибки, который можно расшифровать с помощью perror(errno).

• Целое число: Например, в open возвращается дескриптор открытого файла.

• Адрес памяти: Например, в mmap возвращается адрес выделенной памяти.

• Это может быть число, адрес памяти или специальный символ (например, "?").

Рисунок 4-3-4. Запись вывода команды sudo strace -T date в файл. В активной директории появился новый файл.

Рисунок 4-3-5. В домашнем каталоге выполнение записи в файл недоступно в ОС Ubuntu24.

Рисунок 4-3-6. Получена статистика выполненных системных вызовов.

Рисунок 4-3-7. Для выполнения трассировки системных вызовов для работающего процесса, необходимо узнать его PID. При помощи команды top получен список самых активных процессов с их идентификаторами.

Рисунок 4-3-8. Команда sudo strace -p 724 вывела трасировку процесса NetworkManager.