PB173 - Binární programování Linux
VIII. Ladění
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
11.11.2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
1 /16
Techniky ladění
Z pohledu vykonávání
O Staticky
• Spouštím analyzátor a ten hledá nesrovnalosti
• Analýza ukazatelů, hodnot, velikosti zásobníku, ...
• Není cílem cvičení, ale formela
O Dynamicky
• Spouštím na CPU a očekávám výsledek
• Testování
• Vyzkoušíme si dnes a příště
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
2/16
Techniky ladění
Z pohledu cíle
Q Ladění funkčnosti (dnes)
• Obrazy paměti
• Tracery
• valgrind
Příště
• Pokračování s gdb
• Ladění výkonnosti/velikosti
• Optimalizace kódu
o Odstranění nepoužitého kódu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Sekce 1
Ladění funkčnosti (dnes)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
4/16
Ladění funkčnosti
• Výpisy
• printf a příbuzné
• Monitor chování
• gdb, ltrace, strace, valgrind,
• Post-mortem
• core soubor (obraz paměti)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Debugger gdb
« Pracuje s ELFem a DWARFem
• Používá systémové volání ptrace
• Sleduje proces Upravuje vykonávání
• Čte a mění paměť » ...
• Podpora Python skriptů
• Spuštění: gdb --volby_gdb --args binarka --volby_binarky
• Nápověda: help
• Manuál: GDB User Manuál
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
6/16
Příkazy gdb
Operace s během
• Spustit: run
• Spustit po main: start
• Přerušit: signálem (např. Ctrl-c)
• Pokračovat po návrat z funkce: finish
• Pokračovat: continue
• Krokovat s vnořením: step (po řádcích), stepi (po instrukcích)
• Krokovat bez vnoření: next (po řádcích), nexti (po instrukcích)
• Konec: quit
• Opakování předchozího příkazu: ENTER
Úkol: spusťte si yes v gdb a přerušte. Vyzkoušejte si finish a continue. Zkuste krokovat po instrukcích hlavní cyklus yes. Poté quit.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
7/16
Příkazy gdb
Výpisy
• Zásobník volání: where
• Pohyb po rámcích zásobníku: up, down
• Programu: list (jen s ladicími informacemi)
• Assembleru: disassemble
• Paměti: print
• HexDump: x
• Ostatní: inf o registers, inf o break, ...
Většina příkazů akceptuje parametry - výpis lokací, proměnných, registrů atd.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
8/16
Úkol
Výpisy v gdb
O Přeložte Si pbl73-bin/08/
O Spusťte debug (mělo by dojít k pádu)
0 Otevřete debug v gdb
O Spusťte (run)
O Prohlédněte si, kde došlo k pádu (vypište):
• Zásobník volání (where)
• Místo pádu (list s parametrem soubor :radek)
a Disassembly (disassemble s parametrem adresa)
• Proměnnou b (print b)
• Proměnnou argc V main (up a print argc)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
9/16
Příkazy gdb
Breakpointy
• Příkaz: break
• Parametr
• Adresa 9 Funkce
• soubonradek
• ...
Úkol
O Přidejte breakpoint na začátek main a spusťte (run)
O Krokujte až k pádu (next)
O Zopakujte pro step a také stepi
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
10/16
Obrazy paměti a gdb
• Jádro při pádu zapíše obraz paměti („coredump")
• Nutno zvýšit limit velikosti (bývá 0): ulimit -c
• Cíl, kam se ukládají: sysctl kernel. core_pattern
a Potom se dá analyzovat v gdb
• gdb --core=core_soubor --args binarka --volby_binarky
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
11 /16
Úkol
Práce s obrazem paměti
O Nastavte limit na obrazy na unlimited (ulimit -c)
O Podívejte se, kam se Obraz uloží (sysctl kernel.core_pattern)
O Spusťte program z předchozího příkladu
O Otevřete v gdb s obrazem paměti (gdb --core=<core> . /debug)
O Vypište si podobné informace jako předtím
• where
• print b
9 A podobně
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
12/16
Tracery
o Sledují události a vypisují je
• ltrace: sleduje knihovní volání
• strace: sleduje systémová volání a Používají systémové volání ptrace
• ltrace si nastaví breakpointy na všechny externí symboly z ELFu
• strace jednoduše použije PTRACE_SYSCALL
• Spuštění: {s,l}trace binarka --volby
• Další parametry
• -e: filtr (-e write)
• -f: sleduje i potomky
• -o: výstup do souboru
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
13/16
Úkol
Práce s tracery
O Projděte Si pbl73-bin/08/tracer.c O Spusťte nejdříve s ltrace
• Kolik je volání f write do libc? Q Spusťte S strace
• Kolik je volání write do jádra?
• libc bufferuje
O Pomocí ltrace zjistěte, jak velký buffer libc používá a V cyklu vypisujte znak pomocí f write
• Použijte volbu -S
Q Pomocí strace ověřte totéž
• Pozorujte třetí parametr write
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
14/16
valgrind
• Sleduje (zejména) operace s pamětí (Memcheck)
• Úniky paměti
• Neinicializované a nezarovnané přístupy
• Použití paměti po f ree «...
a Několik dalších modulů
o Callgrind: profiluje cache CPU
• Massif: profiluje použití haldy
• Další pro problémy se zámky atd.
• Spuštění:
valgrind --volby_valgrindu binarka --volby_binarky
• Další parametry
• —tool: výběr nástroje shora
• — leak-check: sledovat úniky paměti
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
15/16
Úkol
Práce s nástrojem vaigrind O Projděte Si pbl73-bin/08/memcheck.c O Spusťte v nástroji vaigrind
O Řiďte se pokyny na konci výpisu
• Vypište si všechny podrobnosti
• Přidáváním navržených parametrů („Rerun with")
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
11.11. 2014
16/16