Download as PDF, PPTX
![Испорченные переменные
#include <stdio.h>
void f(int *a) {
int i;
for (i = -1 ; i < 6 ; ++i)
a[i] = i;
}
int z = 1016;
int main() {
int a[5];
int *p = &z;
printf("%dn", *p);
f(a);
printf("%dn", *p);
}](https://image.slidesharecdn.com/3-160227064023/75/slide-10-2048.jpg)
Uploaded bySergey Platonov
Павел Довгалюк, Обратная отладка
Документ описывает сложность отладки программного обеспечения, включая недетерминированные ошибки и различные методы отладки, такие как использование printf, трассировка и обратная отладка. Приводятся примеры кода и обсуждаются инструменты, такие как gdb и mozilla rr, для улучшения процессов отладки. Также рассматриваются преимущества и недостатки каждого метода, включая их влияние на производительность и эффективность поиска ошибок.
More Related Content
Павел Довгалюк, Обратная отладка
- 1.
- 2.
- 3. Отладка Известно, чтоотладка в два раза сложнее написания программы. Поэтому если вы были предельно хитроумны при написании программы, то что же вы будете делать при ее отладке? Брайан Керниган, Элементы стиля программирования 35-75% времени программиста уходит на отладку
- 4. Почему отладка сложна? Недетерминировнные баги Отладчик влияет на работу программы Отладчик работает только в одном направлении Не всегда удается передать сценарий воспроизведения ошибки от тестировщика к разработчику
- 5. Гейзенбаги Для отладкипрограмма запускается многократно Ошибки в одних и тех же сценариях проявляются не всегда Многопоточность Случайные числа Изменчивое окружение Неинициализированные переменные
- 6. Недетерминированные ошибки void do_nothing(int&a) { if (rand() == 42) ++a; // happy debugging }
- 7. Еще более редкопроявляющиеся ошибки DWORD WINAPI printThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) if (var % 10000 == 0) do_some_work(var); return 0; } DWORD WINAPI incThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) ++var; return 0; }
- 8. Попробуем отладить спомощью printf DWORD WINAPI printThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) if (var % 10000 == 0) { printf("%dn", var); do_some_work(var); } return 0; } DWORD WINAPI incThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) ++var; return 0; }
- 9. Попробуем отладить спомощью printf DWORD WINAPI printThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) if (var % 10000 == 0) { do_some_work(var); printf("%dn", var); } return 0; } DWORD WINAPI incThread(LPVOID lpParam) { while (TRUE) ++var; return 0; }
- 10. Испорченные переменные #include <stdio.h> voidf(int *a) { int i; for (i = -1 ; i < 6 ; ++i) a[i] = i; } int z = 1016; int main() { int a[5]; int *p = &z; printf("%dn", *p); f(a); printf("%dn", *p); }
- 11. Отладка сетевых протоколов Приложение чувствительно ко времени Удаленный сервер не знает, что идет отладка Остановка программы приведет к таймауту соединения
- 12. Обратная отладка Попытка«вернуться в прошлое» и узнать что произошло
- 13. Отладка с помощьютрассировки Нужно вставить много вызовов printf Не всегда удобно обращаться к переменной (адрес неизвестен) Замедляет работу Может изменить результат работы Нужно знать заранее что хочешь посмотреть Требуется перекомпиляция Требуется повторный запуск
- 14. Обратная отладка спомощью трассы инструкций Для каждой инструкции сохранять изменившиеся ячейки Можно перейти на любое расстояние вперед и назад перезаписывая и восстанавливая сохраненные данные Работает медленно Сохраняет очень много данных Несколько килобайт на 1000 инструкций
- 15. Можно ли сохранятьменьше данных? int a, s = 0; scanf(“%d”, &a); for (int i = 0 ; i < a ; ++i) s += i; printf(“%d”, s);
- 16.
- 17. Обратная отладка спомощью воспроизведения Ход выполнения программы в основном детерминирован Можно сохранять только входные данные, информацию от планировщика потоков, прерывания Сохраняется мало данных Несколько байт на 1000 инструкций Повторные выполнения всегда одинаковы Быстро вернуться на произвольное расстояние назад нельзя
- 18. Отладка с воспроизведением Сначала записываем работу программы Для отладки работа воспроизводится Можно «перемещаться во времени» Отладчик Отладчик Результаты анализа Фаза записи Фаза воспроизведения Реальный мир
- 19.
- 20.
- 21.
- 22.
- 23. Обратная отладка 23 int *p= malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p;
- 24. Обратная отладка 24 int *p= malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p; gdb> watch p gdb> reverse-continue
- 25. Обратная отладка 25 int *p= malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p; gdb> watch p gdb> reverse-continue 1234
- 26. Команды обратной отладки step next finish continue reverse step reverse next reverse finish reverse continue
- 27. Запись и воспроизведение Всё нужное для воспроизведения ошибки записывается Обычно нельзя изменить ход выполнения программы во время воспроизведения Записывать сценарий нужно начать заранее Пошаговое перемещение назад работает медленно
- 28. Обратные отладчики nativeприложений Отдельные приложения GDB Mozilla RR TotalView UndoDB Виртуальные машины QEMU Wind River Simics
- 29. gdb Версия 7+ Встроенная поддержка i386-linux, amd64-linux Буфер на 200000 инструкций set record insn-number-max Удаленная отладка (Simics, UndoDB и другие)
- 30. gdb break run target record-full continue reverse-continue long do_fork(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start, unsigned long stack_size, int __user *parent_tidptr, int __user *child_tidptr) { struct task_struct *p; int trace = 0; long nr; /* * Determine whether and which event to report to ptracer. When * called from kernel_thread or CLONE_UNTRACED is explicitly * requested, no event is reported; otherwise, report if the event * for the type of forking is enabled. */ if (!(clone_flags & CLONE_UNTRACED)) { if (clone_flags & CLONE_VFORK) trace = PTRACE_EVENT_VFORK; else if ((clone_flags & CSIGNAL) != SIGCHLD) trace = PTRACE_EVENT_CLONE; else trace = PTRACE_EVENT_FORK; if (likely(!ptrace_event_enabled(current, trace))) trace = 0; } p = copy_process(clone_flags, stack_start, stack_size, child_tidptr, NULL, trace); /* * Do this prior waking up the new thread - the thread pointer * might get invalid after that point, if the thread exits quickly. */ if (!IS_ERR(p)) { struct completion vfork; struct pid *pid; trace_sched_process_fork(current, p); pid = get_task_pid(p, PIDTYPE_PID); nr = pid_vnr(pid); if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID) put_user(nr, parent_tidptr); if (clone_flags & CLONE_VFORK) { p->vfork_done = &vfork; init_completion(&vfork); get_task_struct(p); } wake_up_new_task(p); /* forking complete and child started to run, tell ptracer */ if (unlikely(trace)) ptrace_event_pid(trace, pid); if (clone_flags & CLONE_VFORK) { if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork)) ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid); } put_pid(pid); } else { nr = PTR_ERR(p); } return nr; }
- 31. gdb Повторные запускипрограммы могут размещаться по новым адресам checkpoint – сохраняет снимок программы restore id – восстанавливает указанный снимок Каждый снимок представлен отдельным процессом в памяти Позволяет исследовать разные ветки выполнения
- 32. gdb Не отображаетвывод на экран/консоль Поддерживает только x86 под Linux Длина буфера инструкций ограничена Медленно работает gzip замедляется в 50000 раз
- 33. Mozilla RR Используетсядля отладки Firefox Записывает меньше данных, чем GDB Сохраняются результаты выполнения системных вызовов, переключение потоков и т.п. Работает относительно быстро 20-40% overhead при записи обычных приложений В худшем случае ~300%
- 34. Mozilla RR Записываетнедетерминированные входы clock_gettime(...&now); read(fd, buf, 4096); __asm__("rdtsc") ioctl(...) UNIX signals... Во время воспроизведения эмулирует эти вызовы Не записывает процессы и потоки параллельно Сериализует многопоточные приложения, чтобы всё записалось корректно Каждому потоку по очереди выделяется интервал времени для работы
- 35. Mozilla RR Автоматическизапускает GDB при воспроизведении Поддерживает команды обратной отладки reverse-step reverse-next reverse-finish reverse-continue Поддерживает GDB checkpoint
- 36. Mozilla RR Поумолчанию сохраняет сценарий в файл Поддерживает запись многопоточных приложений Работает не на всех процессорах из-за использования аппаратных счетчиков Поддержки ARM в ближайшее время не будет Поддерживаются не все системные вызовы Не воспроизводит графический интерфейс
- 37. QEMU Эмулятор соткрытым исходным кодом Эмулирует x86,ARM, MIPS, PowerPC и др.
- 38. Отладка драйверов иоперационных систем 38 Падение системы Замедление работы Изменение поведения из-за отладочных методов
- 39. Отладка ОС черезgdbserver в симуляторе 39 Не нужно сохранять дампы, чтобы их анализировать Можно подключиться в любой момент Даже при критическом сбое Даже до загрузки ОС Отладка без реального оборудования Отладка прошивки Отладка моделей оборудования Работает медленнее из-за виртуализации Ход работы может измениться из-за остановок
- 40. Детерминированное воспроизведение и обратнаяотладка 40 Должна работать на всех платформах QEMU Протестирована для x86, x64,ARM, MIPS Отладка и анализ всей системы Ядро и BIOS Виртуальные устройства Во время воспроизведения можно переключиться на обычную работу Работает медленнее из-за виртуализации
- 41. QEMU 41 Опубликованы всепатчи для обратной отладки около 6000 LOC В QEMU 2.5 включено ядро воспроизведения Без блочных устройств, gdb, сети, USB Патчи для дисковых устройств в работе
- 42. Почему же людине используют обратную отладку? © Stackexchange, 2013 В GDB появилась в 2009 году Historical debugging в MSVS Нужен специальный отладчик Работает медленно (в GDB) Люди думают, что она не работает
- 43. Обратная отладка Использованиеобратной отладки на 26% снижает время, затрачиваемое на поиск ошибок Cambridge’s Judge Business School Бесплатный отладчик Mozilla RR Бесплатный отладчик GDB