К. Костюхин - ОТЛАДКА СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ. Обзор

Рис. 4. Архитектура отладчика, осуществляющего мониторинг

Отладочные действия при мониторинге можно разделить на следующие категории:

• сбор данных;

• анализ данных;

• профилирование системы;

• «посмертный» анализ.

1) Сбор данных

Существует несколько способов сбора данных на целевой машине и передачи их менеджеру:

• Передавать данные на инструментальную сторону по мере их поступления.

Этот способ применяется при оперативной отладке.

• Передавать данные в случае заполнения буфера.

Обычный способ сбора данных при мониторинге.

• Сохранять данные на диске.

Таким способом можно получать данные для последующего анализа (конечно, лучше осуществлять сохранение данных с инструментальной машины, уже получив их).

Сбор данных может осуществляться однократно, циклически или непрерывно. При этом отладчик может совершать следующие действия:

• начать сбор данных (указывается способ сбора, буфер или имя файла, период сбора, время между циклами или время завершения);

• прервать сбор данных;

• запланировать начало и/или конец сбора данных по времени, получению сигнала или произошедшему событию.

Данные могут представлять собой как информацию о задаче (содержимое регистров, стека, и.т. д), так и информацию о системе в целом (протокол произошедших событий, протокол выделения памяти).

Один из способов протоколирования событий заключается в том, что на функции, исполнение которых приводит к некоторому событию, ставится специального вида точка прерывания (eventpoint). Такой подход позволяет пользователю определять собственные события (как это сделано в WindView — Wind River Systems, целевая система VxWorks).

Теперь рассмотрим технологию сбора данных на примере StethoScope (Wind River Systems, целевая система VxWorks). При сборе данных о функции используется механизм вставки исполняемого кода перед и после вызова отлаживаемой функции. Его суть в том, что пользователь может задать функции, вызовы которых будут предварять и завершать исполнение требуемой процедуры. Этот механизм используется и в служебных целях, например при трассировке задачи. Реализовать его можно так: на первую инструкцию отлаживаемой функции ставится точка прерывания, обрабатываемая особым образом, а именно:

a. ставится точка прерывания на точку возврата из отлаживаемой функции;

b. передается управление функции, которая должна быть вызвана перед отлаживаемой (если такая определена);

c. запускается выполнение отлаживаемой функции.

Затем при обработке второй точки прерывания вызывается функция, реализующая некоторый набор завершающих действий.

При сборе информации о динамическом выделении памяти можно использовать такой подход (RTILib — Real-Time Innovations, целевая система VxWorks). Заменить функции выделения и освобождения памяти (malloc, calloc, realloc, free) на соответствующие функции, выполняющие, помимо работы с памятью, некоторые отладочные действия, а именно: маркировку границ выделенного блока и последующий контроль за ее сохранностью (так можно фиксировать выход за границы), установку флага доступа к блоку (для запрещения/разрешения обращения к этому блоку), сбор статистики по использованию памяти, протоколирование информации по выделенным блокам.

2) Анализ данных

Нас интересует следующая классификация видов анализа:

• Анализ на инструментальной стороне.

Рассматриваемые средства отладки обеспечивают анализ не только данных, полученных во время текущего сеанса отладки, но и данных, полученных ранее и сохраненных на диске. Кроме того, при обработке данных фиксируется время их получения, а для событий — время, в которое они произошли.

• Анализ на целевой стороне.

Некоторые данные требуют анализа на целевой стороне. Например, контроль работы задач с динамически выделенной памятью. В этом случае при обращению к адресу в памяти происходит проверка на принадлежность его к какому-либо блоку и возможность доступа. Чтобы избежать проблем с динамическим выделением памяти и ускорить доступ к ней, StethoScope предоставляет возможность создания пула из некоторого числа буферов одинакового размера. Тогда, используя соответствующие функции доступа к этому пулу, можно осуществлять быстрый захват и освобождение его буферов.

• Распределенный анализ.

При передаче данных на инструментальную сторону отладчик может производить их предварительный анализ — фильтрацию. Фильтрация представляет собой отбор данных в соответствии с некоторым заданным шаблоном (фильтром). Например, можно рассматривать события только некоторых определенных типов (переключение контекста, запуск задачи, и.т. д) или сравнивать полученные данные с некоторой маской значений. Фильтрация данных нужна, чтобы уменьшить вмешательство в работу целевой системы, то есть можно разбить отладку на несколько уровней: от минимального (исследование событий одного вида, например, переключение контекстов) до максимального (получение подробной информации о каждом событии в системе и данных о выполняемых задачах). В WindView представлены 3 уровня отладки: