Модуль 6.3: Відлагодження процесів

Вирішення проблем | Складність: [COMPLEX] | Час: 30–35 хв

Передумови

Перед початком цього модуля:

Обов’язково: Модуль 1.2: Процеси та systemd
Обов’язково: Модуль 6.2: Аналіз логів
Бажано: Розуміння концепції системних викликів (syscalls).

Що ви зможете робити після цього модуля

Після завершення цього модуля ви зможете:

Діагностувати зависання процесів, падіння та витоки ресурсів за допомогою strace, lsof та /proc
Відстежити системні виклики, щоб зрозуміти, що процес насправді робить
Визначити витоки файлових дескрипторів, зомбі-процеси та застряглі операції I/O
Дебажити процеси контейнерів, входячи в їхній простір імен за допомогою nsenter

Чому цей модуль важливий

Коли логів недостатньо, потрібно дивитися глибше. Відлагодження процесів дозволяє побачити, що саме програма робить у цю секунду: які файли відкриває, які системні виклики робить і де саме вона “зависла”.

Розуміння відлагодження процесів допоможе вам:

Розбирати «чорні скриньки» — розуміти роботу програм без доступу до їхнього коду.
Знаходити причини зависань — чому цей процес нічого не робить?
Відстежувати помилки — який саме виклик завершився збоєм і чому?
Аналізувати поведінку — що насправді відбувається під час виконання?

Іноді єдиний спосіб зрозуміти проблему — це подивитися на процес у дії.

Файлова система /proc

Кожен запущений процес має свою віртуальну папку в /proc/<PID>/. Це вікно у внутрішній світ процесу.

Важливі файли в /proc:

cmdline — команда, якою було запущено процес.
cwd — посилання на поточну робочу директорію.
environ — змінні оточення процесу.
exe — посилання на файл програми на диску.
fd/ — папка з усіма відкритими файлами (file descriptors).
limits — ліміти ресурсів (макс. кількість файлів тощо).
status — статус процесу в зрозумілому для людини виді.

# Порахувати кількість відкритих файлів для процесу
ls /proc/1234/fd/ | wc -l

strace: Перехоплення системних викликів

strace — це найпотужніший інструмент для дебагу. Він показує кожен системний виклик, який програма робить до ядра.

Основні команди:

# Відстежити виконання команди з нуля
strace ls /tmp

# Підключитися до вже запущеного процесу
strace -p 1234

# Тільки виклики, пов'язані з мережею
strace -e trace=network curl google.com

# Тільки виклики, пов'язані з файлами
strace -e trace=file cat /etc/passwd

# Підрахувати кількість викликів та час (статистика)
strace -c -p 1234

Стани процесів (Process States)

Ви побачите літери у колонці STAT команди ps aux.

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    СТАНИ ПРОЦЕСІВ                           │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  R  - Running (працює або чекає на CPU)                     │
│  S  - Sleeping (спить, чекає на подію — це нормально)       │
│  D  - Uninterruptible sleep (чекає на ввід/вивід — погано!) │
│  Z  - Zombie (завершений, але не прибраний батьком)         │
│  T  - Stopped (зупинений сигналом)                          │
│                                                             │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Стан D є найнебезпечнішим. Якщо ви бачите процес у стані D — він завис на операції з диском або мережевим сховищем (NFS). Такий процес неможливо вбити навіть через kill -9.

lsof: Список відкритих файлів

В Linux “усе є файлом”, тому lsof показує і звичайні файли, і мережеві з’єднання.

# Всі файли, відкриті конкретним процесом
lsof -p 1234

# Хто зараз використовує 80-й порт?
sudo lsof -i :80

# Всі мережеві з'єднання в системі
lsof -i

Тест

Яка команда Linux показує всі системні виклики, які робить програма?

Відповідь
`strace`.
Що означає стан ‘Z’ (Zombie) у списку процесів?

Відповідь
Процес завершив свою роботу, але його батьківський процес ще не прочитав його статус виходу. Зомбі не споживають ресурсів, але займають місце в таблиці PID.
Як за допомогою lsof знайти процес, що займає конкретний мережевий порт?

Відповідь
`lsof -i :<номер_порту>`. Наприклад: `lsof -i :8080`.
Процес знаходиться у стані ‘D’ і не реагує на kill -9. Чому?

Відповідь
Стан 'D' (Uninterruptible sleep) означає, що процес чекає на відповідь від ядра (зазвичай ввід/вивід на диск). В такому стані він не може обробляти сигнали, поки ядро не завершить операцію.

Практична вправа

Завдання: Навчитися бачити дії програми “під капотом”.

Подивіться, які конфіги читає команда id:
Terminal window
```
strace -e openat id
```
Знайдіть всі відкриті файли вашої поточної оболонки:
Terminal window
```
lsof -p $$
```
Подивіться на ліміти ресурсів вашого процесу:
Terminal window
```
cat /proc/$$/limits
```
Підрахуйте статистику системних викликів для команди find /etc:
Terminal window
```
strace -c find /etc
```

Критерії успіху: Ви вмієте підключатися до процесів через strace та знаходити відкриті ними ресурси.

Підсумок

/proc — база даних про всі процеси в реальному часі.
strace — перехоплення спілкування програми з ядром.
lsof — пошук власників відкритих файлів та портів.
Стан D — головна ознака проблем із дисками або мережевими дисками.

Далі: Модуль 6.4: Відлагодження мереж — навчіться розв’язувати проблеми зі зв’язком за допомогою tcpdump.