Probevue - AIX6 新的程序员工具

来源：IBMDW 作者：Nigel Griffiths 出处：巧巧读书 2007-12-04 进入讨论组

关键词：
执行文件
aix
cpu
rip
进程

AIX 从 1990 年就开始提供 Trace 功能

在 AIX 内核中预先构建了挂钩（代码），并且这些挂钩大部分用于捕获内核函数的状态和参数
专为生产使用而设计，但需要注意，其收集信息量过多，可能会降低性能

AIX 6 ProbeVue——包含在当前 AIX 6 Open Beta 版本中，但有功能限制

需要时也可动态添加用户代码
零代码修改
一旦启用，将触发与 C 语言类似的 Vue
专为生产使用而设计，而且几乎没有性能影响
不会转储所有信息
使用脚本确定真正需要的内容或查找错误条件

以上说明基于当前 Open Beta 版本之后的 AIX6 中的 probevue。如果使用以下示例 probevue 脚本出现较大问题，则可能有必要期待 AIX 6 完整版本的推出。

可以采用交互方式运行 probevue（对我而言，这工作似乎有点艰难，因为必须键入和重复键入细节！），也可以通过脚本运行 probevue。至少可以采用五种方法，可能开始会让人有些迷惑，那么接下来我们就对各个方法进行说明，以便您决定尝试哪种方法：

1) 和 2) 使用脚本启动 probevue，并将脚本指定为输入参数，或将脚本重定向到命令中，如下所示（这是两种方法）：
probevue myscript.e probevue <myscript.e

3) 自动启动脚本，并在第一行使用特殊的代码告知 shell 启动 probevue 来处理文件内容

    脚本（在本例中称为 myscript）包括第一行： #!/usr/bin/probevue
    将文件处理为可执行文件：chmod +x myscript
    然后运行脚本：./myscript.e

4) 有些脚本需要参数（如 shell 脚本 $1、$2 等）。具体来说，很多需要进程 ID (PID)

    查找进程 ID：# ps -ef | grep find
    使用 PID 参数运行： probevue   myscript   43561

5) 直接通过用户程序使用 probevue

    probevue -X progname -A prog-arguments myscript

Vue 脚本——基础知识

probevuew 脚本的结构如下（<-- 是注释，即不属于脚本的一部分）

<- optional declaring function prot-type so probevue understands your functionarguments
@@BEGIN
{
...                 <- optional start up code, good for initialisation of variables
}

@@<probe-spec>        <- Probe point specification Tuple (see below)
when <predicate>        <- Optional predicate
{
    statements here;<- Probe actions in C like code
...
}

@@END
{
...                              <- Optional ending code.  Can print out final 
                                 results. Gets runs if you hit Control+C
}

探点（Probe point ）规范“Tuple”

首先请注意，Tuple 是有序列表的雅名——我在知道这一点后帮助非常大！
目前有三种类型的 Tuple：

1) 针对用户编写的代码的入口或出口的用户函数跟踪探针（或 uft）
- 语法： @@uft:PID:*:FunctionName:[entry/exit]
- 示例：针对函数 foo()（主要可执行文件或库）的入口的探针，PID = 34568
  - @@uft:34568:*:foo:entry
  - 注意“*”是用于下一版本的占位符
2) 系统调用入口/出口探针（或 syscall）
- 语法： @@syscall:PID:SystemCallName:[entry/exit]
- 示例：读取系统调用所有进程的出口的探针
  - @@syscall:*:read:exit
3) 间隔探针（以指定的时间间隔触发）
- 语法： @@interval:*:clock:milliseconds
- 示例：每 500 毫秒（墙上时钟时间）触发一次的探针
  - @@interval:*:clock:500

在将来的版本中将包含更多的 Tuple。

第一个示例 probevue 脚本

以下是一个非常简单的脚本，此脚本实际上工作并执行一些有意义的工作。

#!/usr/bin/probevue                <-- autorun
@@BEGIN
{
int count, total;                       <-- declare the variables (later probevue 
                                                   versions will not need this)
}

@@syscall:*:read:entry            <-- System call: any process ID, read() function, 
                                                    at start of the function
{
   count++;                             <-- increment the counters
   total++;
}

@@interval:*:clock:1000          <-- once per second (1000 ticks per second)
{
   printf("Number of reads = %d\n", count);
   count=0;
}

@@END                                   <-- After you type Control-C
{
    printf("\nTotal reads = %d\n",total);
}

以下是一些示例输出：

# ./count.e
Number of reads = 0
Number of reads = 1
Number of reads = 0
Number of reads = 0
Number of reads = 2
Number of reads = 0
Number of reads = 5
Number of reads = 269
Number of reads = 0
Number of reads = 0
^C
Total reads = 277

第二个示例包含从函数返回的代码

#!/usr/bin/probevue
@@BEGIN
{
int read(int fd, void *buf, int n);       <-- Declare function so ProbeVue understands it
int bad;
int good;
}
@@syscall:*:read:exit
when(__rv == -1)                         <-- __rv means the return value
{
   bad++;
}
@@syscall:*:read:exit
when(__rv != -1)
{
   good++;
}
@@interval:*:clock:1000                  <-- Once a second output counter
{
   printf("Reads good=%d bad=%d\n",good,bad);
   good=0;
}

以下是上面脚本的一些示例输出，我专门运行了一个程序来生成一些磁盘 I/O。注意：当程序尝试从无效的文件描述符（即未使用 open() 函数初始化文件描述符）进行读取时，将生成不良 I/O：

# ./goodandbad.e
Reads good=0 bad=0
Reads good=55 bad=0
Reads good=0 bad=0
Reads good=0 bad=0
Reads good=57 bad=1
Reads good=0 bad=1
Reads good=0 bad=1
Reads good=55 bad=1
Reads good=0 bad=1
Reads good=1 bad=1
Reads good=55 bad=1
Reads good=40 bad=1
Reads good=1 bad=2
Reads good=55 bad=3
Reads good=1 bad=3
Reads good=0 bad=3
Reads good=56 bad=4

第三个示例监视用户程序

我使用一个小程序生成了很多 CUP 工作。此程序调用了 ncpu，其中包含函数“engine()”，此函数耗尽了 CPU 上的 CPU 时钟周期。以下脚本用于研究此函数的使用情况。注意：此程序已经编译并在运行，并且它包括符号表，probevue 使用此符号表来查找函数入口和出口点（即未剥离）。probevue 脚本包括用于输出所能找到的程序和环境的详细信息的 probevue 函数：

#!/usr/bin/probevue

double engine(int p1, int p2);

@@uft:$1:*:engine:entry
{
     printf("PID=%d TID=%d PPID=%d PGID=%d UID=%d GID=%d InKernel=%d\n", __pid, 
     __tid, __ppid, __pgid, __uid, __euid, __kernelmode);
      printf("ProgName=%s errno=%d\n", __pname, __errno);
       printf("---\n");
      stktrace(GET_USER_TRACE,-1);
      printf("+++\n");
      stktrace(PRINT_SYMBOLS|GET_USER_TRACE,-1);
}

以下是用于运行此脚本的命令及其输出：

# ps -ef | grep ncpu
    root 299106 307250  27 14:02:00  pts/0 15:16 ./ncpu -p1 -z 90
    root 315596 307250   0 16:48:47  pts/0  0:00 grep ncpu
#  ./engine    299106
PID=299106 TID=630919 PPID=307250 PGID=299106 UID=0 GID=0 InKernel=0 
ProgName=ncpu errno=0
---
0x100001dc
0x10000964
0x100010e8
0xd02fd66c
0x20000c80
0x10001160
+++
.__start+0x8c
.main+0x60c
.work+0x1b4
.random+0x2c

第四个示例检查用户程序函数的参数

接下来让我们研究一下名为 engine() 的函数。该函数接受两个参数，第一个是随机生成的 1 到 1,000,000 之间的数字——但我们不确定具体是不是在此范围内。我们将随机数放入四个“桶”中。我们要确定各个桶中的随机数的数量是否大体相等——不是完全相等，但至少相近：

#!/usr/bin/probevue

double engine(int p1, int p2);
int b1, b2, b3, b4;

@@uft:$1:*:engine:entry
{
        tmp = __arg1;
        if( tmp < 250000 ) b1++;
        if( 250000 <= tmp && tmp < 500000 ) b2++;
        if( 500000 <= tmp && tmp < 750000 ) b3++;
        if( tmp  >750000 ) b4++;
}

@@END
{
printf("\nFour bucket results are: %d %d %d %d\n",b1,b2,b3,b4);
}

以下是上述脚本的对应命令和输出：

ps -ef | grep ncpu
    root 299106 307250  27 14:02:00  pts/0 15:16 ./ncpu -p1 -z 90
    root 315596 307250   0 16:48:47  pts/0  0:00 grep ncpu
#  # ./random 299106
[[[Wait 30 seconds here]]]
^C
Four bucket results are: 101524 101262 101454 120657

噢，最后一个桶里中的数量更多一些，但这不是 probevue 的问题！这是我代码中的一个错误。我后来通过一个更为详细的 probevue 脚本发现，有些值大于 1,000,000！Probevue 将实际值添加到“生产”工作负载，而没有中断应用程序，也不对程序进行重新编码/重新编译/重新启动。我想不出其他能够做到这一点的方法。

关于 probevue 的这个早期测试版的最后一点看法

我并没有讨论更为高级的功能，如：

试验性捕获——缓存结果，并稍后在找到要研究的点后提交/丢弃数字
从用户程序读取数据
线程处理
用于更改缺省行为的 probevctrl 命令

对于 AIX 6.1，这是初始版本，我还得知可能会提供扩展用户指南——将是当前手册页的改进。
第一个 AIX6 版本有以下方面值得我们注意：

内核变量仅限于内存中驻留的变量
用户 C 代码函数入口需要符号表
没有 C 预处理器支持
WPAR 限制——使用 probevue 时，您的 WPAR 不具有移动性（不能重新加载）。停止 probevue 后，WPAR 就可再次移动了。另外， syscall tuple 必须具有 PID，可从 WPAR 查看 PID（不允许使用“*”）
不支持线程局部字符串

计划在 2008 版中推出更多功能。

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