Javaアプリケーションがソケットやファイル入出力を行う際の、システムコール呼び出しをstraceでトレースしてみたメモです。

検証環境：
$ cat /etc/centos-release
CentOS Linux release 7.2.1511 (Core) 

$ strace -V
strace -- version 4.8

$ java -version
java version "1.8.0_77"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_77-b03)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.77-b03, mixed mode)

straceしてみるJavaサンプル

アプリケーション自体はスレッドを3つ使う。
- /dev/zero, /dev/urandom から 1秒間隔で32バイト読み込むのが2スレッド。
- mainスレッドではHOME環境変数のディレクトリ一覧を1秒間隔で読み込む。

StraceDemo.java

import java.io.*;

public class StraceDemo extends Thread {

    final String file;

    public StraceDemo(String file) {
        this.file = file;
    }

    public void run() {
        byte[] dummy = new byte[32];
        try (InputStream is = new FileInputStream(file)) {
            int c = 0;
            while (true) {
                int b = is.read(dummy);
                System.out.println(this.file + ":" + c + ":" + b);
                Thread.sleep(1000);
            }
        } catch (Exception ignore) {
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        (new StraceDemo("/dev/zero")).start();
        (new StraceDemo("/dev/urandom")).start();

        File homedir = new File(System.getenv("HOME"));
        while (true) {
            File[] files = homedir.listFiles();
            System.out.println("HOME : " + files.length + " entries.");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

straceでJavaアプリをトレース

straceの説明と使い方は man 1 strace 参照。今回使うのは以下のオプション。

-f : fork(2)/vfork(2)/clone(2) で作られた子プロセスもトレースする。
-t : タイムスタンプをトレースに出力
-x : 非ASCII文字を16進数で表示
-e expr : トレースしたいシステムコールをフィルタ
-o filename : トレース結果をファイルに出力
-p pid : トレースしたいプロセスID
-P path : 指定したファイルパスについてのシステムコールのみトレース
-s len : 文字列表示の最大サイズ

複数スレッドのシステムコールをトレース

mainスレッドから作ったスレッドのシステムコールをトレースするため -f オプションを指定する。

$ strace -f -t -x -s 1024 -o strace_demo1.log java StraceDemo

ファイル関連のシステムコールだけトレースしたい

-e trace=file だけだとread(2)やwrite(2)、その他ファイルディスクリプタ関連のシステムコールをトレースできないので、追加で指定する。

$ strace -f -t -x -s 1024 -o strace_demo2.log -e trace=file,read,write,desc java StraceDemo

起動済みのマルチスレッドJavaアプリをトレース

-f + -p PID で、そのプロセスIDだけでなく、PIDが等しいスレッドもまとめてトレースしてくれる。

$ strace -f -t -x -s 1024 -p (PID of target java) -o strace_demo3.log

あるファイルパスについてのシステムコールのみトレース

$ strace -f -t -x -s 1024 -o strace_demo4.log -e trace=file,read,write,desc -P /dev/zero java StraceDemo

参考URL

strace コマンドの使い方をまとめてみた - sonots:blog
- http://blog.livedoor.jp/sonots/archives/18193659.html
7 Strace Examples to Debug the Execution of a Program in Linux
- http://www.thegeekstuff.com/2011/11/strace-examples/
Using strace to attach to a multi-threaded process (like a JVM/Java) – ITSA Consulting, LLC
- https://itsecureadmin.com/2010/12/using-strace-to-attach-to-a-multi-threaded-process-like-a-jvmjava/