SystemTap

3. 사용법

SystemTap 스크립트는 일반적으로 `.stp` 확장자를 가진 텍스트 파일 형태로 작성되며^[19][7], `stap` 명령줄 도구를 사용하여 실행된다.^[20][8] 스크립트를 실행하면, SystemTap은 내부적으로 여러 분석 단계를 거쳐 스크립트를 준비하고 실행 환경에 맞게 처리한다.

스크립트는 주로 시스템 커널이나 특정 사용자 프로그램 내에서 발생하는 이벤트, 예를 들어 특정 함수의 호출이나 반환, 또는 리눅스 커널의 트레이스 포인트와 같은 특정 지점에서의 동작을 관찰하고 기록하는 데 사용된다. 스크립트 실행이 완료되면, SystemTap이 사용했던 관련 자원들은 스크립트 종료 시 시스템에서 정리된다.

스크립트의 구체적인 실행 방식, 다양한 프로브 지점의 종류, 특별한 권한이 필요한 "전문가 모드" 사용법, 그리고 실행에 필요한 권한 설정 등 더 자세한 내용은 아래의 하위 섹션들에서 설명한다. SystemTap 버전 1.7부터는 권한 관리를 위한 `stapsys` 그룹이 도입되었다.^[21][10]

3. 1. 스크립트 언어

• 로드 가능 커널 모듈: 기본 백엔드로, 시스템의 모든 부분을 검사하고 조작할 수 있는 가장 강력한 기능을 제공한다. 따라서 가장 높은 수준의 권한이 필요하다. 실행 시 'stap_' 형태의 이름으로 커널 모듈이 로드된다.
• DynInst: 사용자의 사용자 공간 프로그램만을 계측하는 백엔드로, 동적 프로그램 분석 라이브러리인 DynInst를 기반으로 한다. 가장 낮은 수준의 권한만 필요하다.
• eBPF: 리눅스 커널의 eBPF 바이트코드 인터프리터를 기반으로 하는 최신 백엔드이다.^[9] 커널 인터프리터의 기능으로 제한되며 중간 수준의 권한이 필요하다.

3. 2. 실행 방식

• 적재 가능 커널 모듈: 기본 실행 방식이다. 스크립트는 커널 모듈로 컴파일되어 커널에 적재된다. 이 방식은 시스템의 모든 부분을 검사하고 조작할 수 있는 가장 포괄적인 기능을 제공하지만, 가장 높은 수준의 권한을 요구한다. 실행 중인 모듈은 'stap_'와 같은 이름으로 식별된다.
• DynInst: 이 백엔드는 사용자의 사용자 공간 프로그램만을 계측(instrument)하며, 가장 낮은 수준의 권한만 필요로 한다.
• eBPF 바이트코드: 비교적 최신 백엔드로^[9], 리눅스 커널의 eBPF 인터프리터 기능을 활용한다. 커널 모듈 방식보다는 기능이 제한적이며 중간 수준의 권한이 필요하다.

3. 3. 프로브

• 스크립트의 시작과 종료 같은 이벤트
• 리눅스의 "트레이스 포인트"와 같이 미리 컴파일된 프로브 지점
• 커널이나 사용자 공간에서의 함수 또는 문(statement)의 실행

3. 4. 전문가 모드

3. 5. 권한

• 적재 가능 커널 모듈 (기본값): 시스템의 모든 부분을 검사하고 조작할 수 있는 가장 포괄적인 기능을 제공하며, 따라서 가장 높은 수준의 권한이 요구된다.
• 동적 프로그램 분석 (DynInst): 사용자의 사용자 공간 프로그램만을 계측하며, 가장 낮은 수준의 권한이 필요하다.
• eBPF 바이트코드:^[9] 리눅스 커널 인터프리터의 기능으로 제한되며, 중간 수준의 권한이 필요하다.

4. 예제

SystemTap 스크립트는 시스템의 다양한 동작을 실시간으로 관찰하고 분석하는 데 사용될 수 있다. 아래 하위 섹션에서는 구체적인 스크립트 예시를 통해 TCP 소켓 옵션 설정을 추적하는 방법과 더 많은 활용 사례를 찾아볼 수 있는 자료를 소개한다.

4. 1. TCP 소켓 옵션 설정 추적

# 소켓 옵션 설정 표시

# optval의 값을 기반으로 활성화 또는 비활성화를 반환

function getstatus(optval)

{

  if ( optval == 1 )

    return "enabling"

  else

    return "disabling"

}

probe begin

{

  print ("\n소켓 옵션을 설정하는 앱을 확인합니다\n")

}

# 소켓 옵션 설정

probe tcp.setsockopt

{

  status = getstatus(user_int($optval))

  # 원본 스크립트의 의도(영문 버전 참고)에 맞춰 출력 형식 수정

  printf ("  앱 '%s' (PID %d)가 소켓 옵션 %s %s 중... ", execname(), pid(), optstr, status)

}

# 소켓 옵션 설정이 작동했는지 확인

probe tcp.setsockopt.return

{

  if ( ret == 0 )

    printf ("성공")

  else

    printf ("실패")

  printf ("\n")

}

probe end

{

  print ("\n종료\n")

}

4. 2. 추가 예제

# 소켓 옵션 설정 표시

# optval의 값을 기반으로 활성화 또는 비활성화를 반환

function getstatus(optval)

{

  if ( optval == 1 )

    return "enabling"

  else

    return "disabling"

}

probe begin

{

  print ("\n소켓 옵션을 설정하는 앱을 확인합니다\n")

}

# 소켓 옵션 설정

probe tcp.setsockopt

{

  status = getstatus(user_int($optval))

  printf ("  앱 '%s' (PID %d)가 소켓 옵션 %s... ", execname(), pid(), status, optstr)

}

# 소켓 옵션 설정이 작동했는지 확인

probe tcp.setsockopt.return

{

  if ( ret == 0 )

    printf ("성공")

  else

    printf ("실패")

  printf ("\n")

}

probe end

{

  print ("\n종료\n")

}

5. 다른 트레이싱 기술과의 호환성

SystemTap은 DTrace와 같은 다른 트레이싱 도구와 연동될 수 있다.

5. 1. DTrace

참조

_[1] 웹사이트 A SystemTap update https://lwn.net/Arti[...] LWN.net
_[2] 웹사이트 Product Documentation for Red Hat Enterprise Linux http://www.redhat.co[...] Red Hat
_[3] 웹사이트 Josh Stone - SystemTap release 1.0 http://sourceware.or[...]
_[4] 웹사이트 Product Documentation http://www.redhat.co[...] Red Hat
_[5] 웹사이트 Optional update for SystemTap http://support.novel[...] Novell 2006-10-10
_[6] 웹사이트 Features/SystemtapStaticProbes - FedoraProject http://fedoraproject[...] Fedoraproject
_[7] 웹사이트 SystemTap Language Reference https://sourceware.o[...]
_[8] 간행물 SystemTap Language Reference: A guide to the constructs and syntax used in SystemTap scripts Red Hat
_[9] 웹사이트 systemtap 3.2 release https://sourceware.o[...] 2017-10-18
_[10] 웹사이트 systemtap 1.7 release http://sourceware.or[...] 2013-03-26
_[11] 웹사이트 SystemTap Examples https://sourceware.o[...]
_[12] 웹사이트 WarStories - Systemtap Wiki https://sourceware.o[...]
_[13] 뉴스 A SystemTap update http://lwn.net/Artic[...]
_[14] 문서 http://www.redhat.co[...]
_[15] 문서 http://sourceware.or[...]
_[16] 문서 http://www.redhat.co[...]
_[17] 문서 http://support.novel[...]
_[18] 문서 http://fedoraproject[...]
_[19] 문서 http://www.redhat.co[...]
_[20] 웹인용 SystemTap Language Reference: A guide to the constructs and syntax used in SystemTap scripts http://citeseerx.ist[...] Red Hat 2010-12-19
_[21] 웹인용 systemtap 1.7 release http://sourceware.or[...] 2013-03-26