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Profilage, debogage, optimisationRomaric DAVID´Ecole d’Automne Informatique Scientifique, 2 Decembre´ 2008PlanPlan Profiling Debog´ age Optimisations de programmesIntroductionObjectifs du coursCe cours vous presentera´ les outils d’analyse de vos programmes. En particulier, vous pourrez : Traquer des bugs dans les codes Determiner´ les parties du code gourmandes en temps de calcul Decouvrir´ quelques pistes permettant d’optimiser le programme1 Debogage´Dans cette section, nous presenterons´ les principes des outils de debog´ age et les points importantsdans leur utilisation. Deboguer´ un programme consiste a` chercher pendant son execution´ l’origined’une erreur de comportement. Une erreur de comportement d’un programme lie´ a` un acces` memoire´´frauduleux (hors des zones attribuees au programme) produit le fameux message ”sementation fault(core dumped)”. Cela signifie que l’image memoire´ du processus a et´ e´ placee´ dans un fichier appele´core. Ce fichier peut servir de parametreˆ d’entree´ a` toutes les manipulations present´ ees´ ci-dessous.Pourquoi deboguer´ ? Programme produisant un resultat´ incorrect Un plantage du programme11 Un probleme` lie´ a` la gestion de la memoire´ ) segmentation fault (core dumped)Le principe fondamental du debog´ age de programme est de faire un suivi pas a` pas (instructionpar instruction) de son execution.´ Le programme qui permet de faire ceci s’appelle un debogueur´`(version mal francisee´ de ...

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• informatique
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• école d informatique

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Plan

Plan

Profilage, debogage, optimisation

Romaric DAVID

 Ecole d’Automne Informatique Scientifique, 2 Decembre 2008

•Profiling

• Debogage

•Optimisations de programmes

Introduction

Objectifs du cours Cecoursvouspr  esenteralesoutilsd’analysedevosprogrammes.Enparticulier,vouspourrez:

1

•Traquer des bugs dans les codes

•lucDteenesndalecsdmpitseudocedogruam  eterminerlespar

• Decouvrir quelques pistes permettant d’optimiser le programme

Debogage

Danscettesection,nouspr  esenteronslesprincipesdesoutilsded  ebogageetlespointsimportants dansleurutilisation.D  eboguerunprogrammeconsiste ` achercherpendantsonexe  cutionl’origine d’uneerreurdecomportement.Uneerreurdecomportementd’unprogrammelie  a ` unacc ` esm  emoire frauduleux(horsdeszonesattribu  eesauprogramme)produitlefameuxmessage”sementationfault (coredumped)”.Celasignifiequel’imageme  moireduprocessusa  et  eplac  eedansunfichierappele  cores.oussdei-scee  tnese  rpsnoitaltauoetlsseaminupm ˆ etred’entr  ee ` tuepvresedriarap.ficCeerhi

Pourquoi deboguer ?

• Programme produisant un resultat incorrect

•Un plantage du programme

1

1 •me ` l  ilenUborp  mmeioertiondelae ` alages⇒segmentation fault (core dumped)

Leprincipefondamentaldude  bogagedeprogrammeestdefaireunsuivipas ` apas(instruction parinstruction)desonex  ecution.Leprogrammequipermetdefairececis’appelleund  ebogueur ` (versionmalfrancis  eededebugger).Apartirdesindicationsdanslecodecompil  e,lede  bogueur peut faire le lien entre le code source et le code assembleur produit. Commeilyaungrandnombred’instructionsdansunprogramme,led  ebogueurpermetaussi ` de fixer des points d’arreˆt chaque fois que le programme passe par ce point, il s’arreˆte et le . A debogueur reprend la main. Pour examiner les valeurs, le debogueur permet egalement de surveiller des variables. Ceci per- met de savoir a` quel etape de l’execution d’un programme une variable prend une valeur incoherente. Afindepermettraaud  ebogueurdefairelelienentrecodeassembleuretcodesource,ilfaut compiler le programme avec l’option-gIl option desactive par defaut toute optimisation. . Cette estn  eanmoinspossibledecombineroptimisationetpr  esencedesymbolesdede  bogage.Lessym- bolesdede  bogageassocientlesstructuresdecontr ˆ oledulangageaucodeassembleur.S’ilssont pr  esents(associe  saufichersource),lede  bogueurafficheralecodesourcecorrespondantlorsquele programmeestarr ˆ ete  . Auniveausyste ` me,lesd  ebogueurs(teste  avecidb,gcc,totalview7)utilisentl’appelsyst ` eme 2 ptrace.Cetteappelpermetdecontro ˆ lerl’ex  ecutiond’unautreprocessus. Lesde  bogueursdisposantdepossibilit  ese  tenduespermettentd’afficherlesdonn  ees,e  galement sousformegraphique.Unautregrostravaildemiseenformeconsisteenl’affichagededonn  ees structure  esouobjet.C’estunint  ere ˆ tmajeurdesd  ebogueurs(p/ra ` l’affichagemanuel).Lesde  bogueurs sont souvent construits sous la forme d’un outil textuel, auquel peut s’adjoindre une interface graphique.

Debogueurs en mode texte

•dbx (Solaris, IRIX, AIX)

•gdb (tous)

•idb (Intel, Linux IA64 et X86-64)

•tv8cli (Totalview)

•pdb (pour python)

Des interfaces graphiques les pilotent :

•dcxbaeevalbfrcaInteer).buggayDeDatalpsidD(dddb,g

•DDT (Allinea)

•Interface de totalview

•Kdbg (gdb)

•Eclipse Ptp (Parallel tools platform) 1 Classed’outils ` apart 2 Cfhttp://falco.next-touch.com/repository/securite_informatique/linux/ anti-anti-ptrace.pdf

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Profiling

Une question que l’on se pose souvent quand on attend qu’un programme se termine est de savoir quellefonctionrepr  esentelaplusgrandepartiedutempsd’ex  ecution.Pourmesurer le temps passe dansunefonction,onpeututiliserlam  ethodesimplesuivante.

Une methode simple de mesure du temps passe

time=get time(now) fonction calcul(...) time spent=get time(now)-time save(time spent)

Notezquelasauvegardedutempspasse  epeut ˆ etrecompliqu  ee(gestionvariableglobale,...) Limite de la methode : •Facile pour une fonction, mais pour plusieurs ?

•. . Facile pour une metrique, mais . ⇒tiser.d’automa  en  eitssce Lebutdeduprofiling(analysecomportementale)estdeconna ˆ ıtrelecomportementdupro- gramme ` al’ex  ecution.Enpremierlieu,lesprofilerspeuvents’int  eresserauprogrammetoutseul (sansexaminerl’environnementdanslequelils’exe  cute),c’est- ` a-dired  eterminerletempspass  e dans differentes fonctions (outils comme gprof par exemple). Ainsi, sans avoir d’idee a` priori sur la fonction couˆ teuse (ce qui peut eˆtre le cas quand on n’est pasled  eveloppeurducode),leprofilerpeutpointerdudoigtunefonctionparticuli ` ere.Lesprofilers renvoienteng  ene  ralletempspass  edansunefonctionainsiquelenombred’appels.Siunefonction n’estpasappel  eeassezsouvent,celapeutrendrecomptedebugsdanssonalgorithme(fonction appel  eedanslesmauvaisesconditions,...). Des outils plus evolues permettent d’analyser l’interaction du programme avec son environ- nement. Par exemple, unprofiler peut indiquer le nombre de defauts de cache survenus durant l’execution d’un programme. Las  equencedeprofilingcommenceparunephased’instrumentation(=ajout d’instructions) destine  esa ` rassemblerl’information.Apre ` sl’ex  ecutionduprogrammemodifi  e,lesdonn  eesissues del’instrumentationsontrassemble  esetanalys  eesparunoutilspe  cifique.

Donnees recueillies par le profiler

• Temps d’execution de chaque fonction (profil plat)

•ilisateuriquesut  Mter

•mmeograduprppledea’arhpdnguioatntse  eprres:eellaC/srellaC

•Tempctionappel  eeanoileppetnanof+ncsisilu:fvecton

•Exclusive : fonction appelante uniquement

L’instrumentationpeut ˆ etrestatique.Elleseradanscecaseffectue  eauplustarda ` lacompilation. L’instrumentationdynamiquealieua ` l’ex  ecutionetfaitappel ` adestechniquespluscomplexes.

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