Tom Rhodes Γράφηκε από τον &dtrace; &dtrace; support &dtrace; Το &dtrace;, γνωστό επίσης ως Dynamic Tracing, είναι ένα εργαλείο το οποίο αναπτύχθηκε από την &sun; για τον εντοπισμό προβλημάτων απόδοσης σε συστήματα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν ή χρησιμοποιούνται ήδη στην παραγωγή. Δεν πρόκειται για εργαλείο αποσφαλμάτωσης, αλλά για εργαλείο ανάλυσης πραγματικού χρόνου, με το οποίο μπορούν να εντοπιστούν προβλήματα απόδοσης και άλλες καταστάσεις. Το &dtrace; είναι ένα θαυμάσιο εργαλείο profiling και διαθέτει εντυπωσιακό πλήθος χαρακτηριστικών για την διάγνωση προβλημάτων του συστήματος. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να εκτελέσει από πριν έτοιμα scripts, με τα οποία μπορείτε να εκμεταλλευθείτε καλύτερα τις δυνατότητες του. Οι χρήστες μπορούν ακόμα να γράψουν και τα δικά τους βοηθητικά προγράμματα, χρησιμοποιώντας την Γλώσσα D που παρέχει το &dtrace;, και να προσαρμόσουν με αυτό τον τρόπο το profiling στις δικές τους ανάγκες. Αφού διαβάσετε αυτό το κεφάλαιο, θα γνωρίζετε: Τι είναι το &dtrace; και τι δυνατότητες παρέχει. Τις διαφορές υλοποίησης μεταξύ του &dtrace; του &solaris; και του &os;. Πως να ενεργοποιήσετε και να χρησιμοποιήσετε το &dtrace; στο &os;. Πριν διαβάσετε αυτό το κεφάλαιο, θα πρέπει: Να κατανοείτε βασικές έννοιες του &unix; και του &os; (). Να είστε εξοικειωμένος με τις βασικές διαδικασίες ρύθμισης και μεταγλώττισης προσαρμοσμένου πυρήνα (). Να είστε εξοικειωμένος με την ασφάλεια και τον τρόπο που αυτή σχετίζεται με το &os; (). Να κατανοείτε πως μπορείτε να ανακτήσετε τον πηγαίο κώδικα του &os; και να τον χρησιμοποιήσετε ώστε να επαναμεταγλωττίσετε το σύστημα σας (). Τη δεδομένη στιγμή, το &dtrace; θεωρείται ότι είναι σε πειραματικό στάδιο. Ορισμένες επιλογές μπορεί να υπολείπονται σε λειτουργικότητα, και κάποια τμήματα ίσως να μη λειτουργούν καθόλου. Με την πάροδο του χρόνου, οι παραπάνω δυνατότητες θα θεωρηθούν έτοιμες για χρήση σε μηχανήματα παραγωγής, και η παρούσα τεκμηρίωση θα ανανεωθεί ώστε να αντιπροσωπεύει αυτή την κατάσταση. Αν και το &dtrace; στο &os; είναι αρκετά όμοιο με αυτό του &solaris;, υπάρχουν κάποιες διαφορές που θα πρέπει να τις εξηγήσουμε πριν συνεχίσουμε. Η μεγαλύτερη διαφορά που θα παρατηρήσουν οι χρήστες, είναι ότι στο &os; το &dtrace; πρέπει να ενεργοποιηθεί χειροκίνητα. Υπάρχουν διάφορες επιλογές και αρθρώματα για τον πυρήνα που πρέπει να ενεργοποιηθούν ώστε το &dtrace; να λειτουργεί σωστά. Θα εξηγήσουμε αργότερα αυτές τις ρυθμίσεις. Η επιλογή DDB_CTF του πυρήνα χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει την υποστήριξη φορτώματος των δεδομένων CTF από τον πυρήνα και τα αρθρώματα του. Το CTF είναι το Compact C Type format του &solaris;, το οποίο ενθυλακώνει μια ελαττωμένη μορφή πληροφοριών αποσφαλμάτωσης (debugging), όμοια με το DWARF και τα stabs. Αυτά τα δεδομένα CTF προστίθενται στα εκτελέσιμα μέσω των εργαλείων ctfconvert και ctfmerge. Το βοηθητικό πρόγραμμα ctfconvert ερμηνεύει τα τμήματα των DWARF ELF που περιέχουν πληροφορίες debug (δημιουργούνται από το μεταγλωττιστή), και το ctfmerge συγχωνεύει τα τμήματα CTF και ELF από τα αντικείμενα σε άλλα εκτελέσιμα ή κοινόχρηστες βιβλιοθήκες. Περισσότερες πληροφορίες για την ενεργοποίηση των παραπάνω στη μεταγλώττιση του πυρήνα και του συστήματος του &os;, θα δούμε παρακάτω. Στο &os; κάποιοι παροχείς είναι διαφορετικοί σε σχέση με το &solaris;. Ο πιο αξιοσημείωτος είναι ο παροχέας dtmalloc ο οποίος επιτρέπει το tracing του malloc() ανάλογα με τον τύπο του, στον πυρήνα του &os;. Μόνο ο root μπορεί να χρησιμοποιήσει το &dtrace; στο &os;. Αυτό σχετίζεται με διαφορές στην ασφάλεια, καθώς το &solaris; διαθέτει κάποιους ελέγχους ασφάλειας χαμηλού επιπέδου, οι οποίοι δεν υπάρχουν ακόμα στο &os;. Για το λόγο αυτό, η χρήση της συσκευής /dev/dtrace/dtrace απαγορεύεται αυστηρά για όλους τους χρήστες εκτός από τον root. Τέλος, το λογισμικό &dtrace; βρίσκεται υπό την άδεια CDDL της &sun;. Μπορείτε να διαβάσετε το κείμενο της άδειας Common Development and Distribution License στο &os;, στο αρχείο /usr/src/cddl/contrib/opensolaris/OPENSOLARIS.LICENSE ή να το διαβάσετε online στη διεύθυνση http://www.opensolaris.org/os/licensing. Η άδεια ουσιαστικά σημαίνει ότι ένας πυρήνας &os; με τις επιλογές του &dtrace;, εξακολουθεί να βρίσκεται υπό την άδεια BSD. Ωστόσο το CDDL εμπλέκεται τη στιγμή που γίνεται διανομή των αρθρωμάτων σε δυαδική μορφή, ή τη στιγμή που φορτώνονται. Για να ενεργοποιήσετε την υποστήριξη για το &dtrace;, προσθέστε τις ακόλουθες γραμμές στο αρχείο ρυθμίσεων του πυρήνα: options KDTRACE_HOOKS options DDB_CTF Οι χρήστες της αρχιτεκτονικής AMD64 θα θέλουν να προσθέσουν την ακόλουθη γραμμή στο αρχείο ρυθμίσεων του πυρήνα τους: options KDTRACE_FRAME Η επιλογή αυτή παρέχει υποστήριξη για τη λειτουργία FBT. Το &dtrace; μπορεί να λειτουργήσει και χωρίς αυτήν. Ωστόσο, θα παρέχει περιορισμένη υποστήριξη για function boundary tracing. Όλος ο πηγαίος κώδικας θα πρέπει να μεταγλωττιστεί ξανά με τις επιλογές CTF. Για να γίνει αυτό, μεταγλωττίστε ξανά το &os; χρησιμοποιώντας: &prompt.root; cd /usr/src &prompt.root; make WITH_CTF=1 kernel Θα χρειαστεί να επανεκκινήσετε το σύστημα. Μετά την επανεκκίνηση, και με τον νέο πυρήνα φορτωμένο πλέον στη μνήμη, θα πρέπει να προσθέσετε υποστήριξη για το κέλυφος Korn. Αυτό απαιτείται, καθώς τα εργαλεία &dtrace; περιλαμβάνουν διάφορα βοηθητικά προγράμματα τα οποία είναι γραμμένα σε ksh. Εγκαταστήστε το port shells/ksh93. Μπορείτε επίσης να εκτελέσετε αυτά τα εργαλεία και μέσω του shells/pdksh ή του shells/mksh. Τέλος, ανακτήστε την τρέχουσα σειρά εργαλείων &dtrace;. Η τελευταία έκδοση διατίθεται στην τοποθεσία . Διατίθεται και πρόγραμμα εγκατάστασης, το οποίο δεν είναι ωστόσο απαραίτητο να εκτελέσετε προκειμένου να χρησιμοποιήσετε τα εργαλεία. Πριν χρησιμοποιήσετε τις λειτουργίες του &dtrace;, θα πρέπει να υπάρχει η αντίστοιχη συσκευή. Για να φορτώσετε τη συσκευή, θα πρέπει να δώσετε την παρακάτω εντολή: &prompt.root; kldload dtraceall Θα πρέπει να έχετε πλέον υποστήριξη &dtrace;. Για να δείτε όλα τα probes, θα πρέπει να εκτελέσετε ως διαχειριστής την παρακάτω εντολή: &prompt.root; dtrace -l | more Όλη η έξοδος περνάει μέσω του βοηθητικού προγράμματος more, διαφορετικά γρήγορα θα υπερχείλιζε την προσωρινή μνήμη της οθόνης. Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να θεωρηθεί ότι το &dtrace; λειτουργεί. Είναι πλέον ώρα να εξετάσουμε αυτή τη σειρά εργαλείων. Η σειρά των εργαλείων είναι μια συλλογή από έτοιμα scripts που εκτελούνται με το &dtrace; ώστε να συλλέξουν πληροφορίες σχετικά με το σύστημα. Υπάρχουν scripts που ελέγχουν για ανοικτά αρχεία, τη μνήμη, τη χρήση της CPU και πολλά ακόμα. Κάντε εξαγωγή των scripts με την ακόλουθη εντολή: &prompt.root; gunzip -c DTraceToolkit* | tar xvf - Μετακινηθείτε στον κατάλογο που τα αποσυμπιέσατε με την εντολή cd και αλλάξτε τα δικαιώματα εκτέλεσης σε όλα τα αρχεία, όπως στα αρχεία με τα μικρά γράμματα, σε 755. Θα χρειαστεί να γίνουν αλλαγές στο περιεχόμενο σε όλα τα scripts. Όσα περιέχουν το /usr/bin/ksh θα πρέπει να αλλαχθούν σε /usr/local/bin/ksh, τα άλλα που περιέχουν το /usr/bin/sh θα πρέπει να αλλαχθούν σε /bin/sh, και τέλος αυτά που περιέχουν το /usr/bin/perl θα πρέπει να αλλαχθούν σε /usr/local/bin/perl. Στο σημείο αυτό είναι σημαντικό να υπενθυμίσουμε στον αναγνώστη ότι η υποστήριξη &dtrace; στο &os; είναι ατελής και πειραματική. Πολλά από αυτά τα scripts δεν θα λειτουργήσουν, καθώς είναι είτε πολύ προσανατολισμένα στο &solaris;, ή χρησιμοποιούν probes τα οποία δεν υποστηρίζονται τη δεδομένη στιγμή. Τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, μόνο δύο scripts από τη σειρά εργαλείων του &dtrace; υποστηρίζονται πλήρως στο &os;: το hotkernel και το procsystime. Αυτά τα δύο θα εξερευνήσουμε στα επόμενα τμήματα αυτής της ενότητας. Το hotkernel έχει σχεδιαστεί να αναγνωρίζει ποια συνάρτηση καταναλώνει το μεγαλύτερο χρόνο στον πυρήνα. Εκτελώντας το υπό κανονικές συνθήκες, θα δείτε έξοδο παρόμοια με την παρακάτω: &prompt.root; ./hotkernel Sampling... Hit Ctrl-C to end. Ο διαχειριστής του συστήματος θα πρέπει να χρησιμοποιήσει το συνδυασμό πλήκτρων CtrlC για να σταματήσει τη διεργασία. Με τον τερματισμό του, το script θα απεικονίσει μια σειρά από συναρτήσεις του πυρήνα και πληροφορίες σχετικά με το χρόνο τους, ταξινομώντας τις σε αύξουσα σειρά ανάλογα με το χρόνο: kernel`_thread_lock_flags 2 0.0% 0xc1097063 2 0.0% kernel`sched_userret 2 0.0% kernel`kern_select 2 0.0% kernel`generic_copyin 3 0.0% kernel`_mtx_assert 3 0.0% kernel`vm_fault 3 0.0% kernel`sopoll_generic 3 0.0% kernel`fixup_filename 4 0.0% kernel`_isitmyx 4 0.0% kernel`find_instance 4 0.0% kernel`_mtx_unlock_flags 5 0.0% kernel`syscall 5 0.0% kernel`DELAY 5 0.0% 0xc108a253 6 0.0% kernel`witness_lock 7 0.0% kernel`read_aux_data_no_wait 7 0.0% kernel`Xint0x80_syscall 7 0.0% kernel`witness_checkorder 7 0.0% kernel`sse2_pagezero 8 0.0% kernel`strncmp 9 0.0% kernel`spinlock_exit 10 0.0% kernel`_mtx_lock_flags 11 0.0% kernel`witness_unlock 15 0.0% kernel`sched_idletd 137 0.3% 0xc10981a5 42139 99.3% Το script αυτό λειτουργεί επίσης με αρθρώματα του πυρήνα. Για να χρησιμοποιήσετε αυτό το χαρακτηριστικό, εκτελέστε το με την επιλογή -m: &prompt.root; ./hotkernel -m Sampling... Hit Ctrl-C to end. ^C MODULE COUNT PCNT 0xc107882e 1 0.0% 0xc10e6aa4 1 0.0% 0xc1076983 1 0.0% 0xc109708a 1 0.0% 0xc1075a5d 1 0.0% 0xc1077325 1 0.0% 0xc108a245 1 0.0% 0xc107730d 1 0.0% 0xc1097063 2 0.0% 0xc108a253 73 0.0% kernel 874 0.4% 0xc10981a5 213781 99.6% Το procsystime script συλλαμβάνει και τυπώνει τον χρόνο των κλήσεων συστήματος για μια συγκεκριμένη διεργασία μέσω του PID ή του ονόματος της. Στο παρακάτω παράδειγμα έχουμε ξεκινήσει μια νέα διεργασία του /bin/csh. Εκτελέσαμε το procsystime και το αφήσαμε στην αναμονή καθώς γράφαμε μερικές εντολές στο csh που είχαμε ανοίξει. Αυτά είναι τα αποτελέσματα της δοκιμής μας: &prompt.root; ./procsystime -n csh Tracing... Hit Ctrl-C to end... ^C Elapsed Times for processes csh, SYSCALL TIME (ns) getpid 6131 sigreturn 8121 close 19127 fcntl 19959 dup 26955 setpgid 28070 stat 31899 setitimer 40938 wait4 62717 sigaction 67372 sigprocmask 119091 gettimeofday 183710 write 263242 execve 492547 ioctl 770073 vfork 3258923 sigsuspend 6985124 read 3988049784 Όπως φαίνεται, η κλήση του συστήματος για ανάγνωση (read()) είναι αυτή που καταναλώνει τον περισσότερο χρόνο σε νανοδευτερόλεπτα, ενώ το λιγότερο τον καταναλώνει η κλήση συστήματος getpid(). Η σειρά εργαλείων &dtrace;, περιλαμβάνει αρκετά scripts γραμμένα στην ειδική γλώσσα του &dtrace;. Η γλώσσα αυτή ονομάζεται η γλώσσα D στην τεκμηρίωση της &sun;, και είναι αρκετά όμοια με τη C++. Αναλυτική περιγραφή αυτής της γλώσσας είναι πέρα από τους σκοπούς αυτού του κειμένου. Υπάρχει ενεργή συζήτηση σχετικά με αυτή, στη διεύθυνση .