详解C语言动态跟踪工具ProbeVue如何调试Java应用程序

在的Unix操作系统开发中我们介绍过AIX6 的安全新特性。 AIX 6.1 中引入的 ProbeVue 是一个动态跟踪工具。它最初的设计目的是动态地跟踪 C 应用程序和系统中的系统调用。随着时间的推移，它现在支持调试Java应用程序，还支持获取实时转储和基本系统调用。本文讨论 ProbeVue 对 Java 的支持。

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ProbeVue 具有以下特性：

◆跟踪钩子不需要作为源代码的组成部分预先编译。

◆ProbeVue 适用于 32/64 位内核和应用程序，不需要做任何修改。

◆在通过 ProbeVue 放置跟踪钩子之前，它们并不存在。

◆可以立即查看跟踪活动捕捉的跟踪数据，可以作为终端输出显示它们，或者保存到文件中供以后查看。

◆跟踪钩子可以应用于任何函数的入口或出口（当前对于系统调用只支持出口探测点）。

◆当探测类型为入口时，可以探测传递给函数的参数，这要求在 Vue 脚本的开头或通过头文件定义函数原型。

◆通过在出口点应用跟踪钩子并指定函数原型，可以探测函数的退出/返回值。

◆可以使用 ProbeVue 进行性能分析和问题调试。

使用 ProbeVue 的前提条件

◆AIX V6.10 和更高版本

◆文件集：不需要特殊的文件集，基本操作系统附带所需的文件集。

◆在尝试探测之前需要启用 ProbeVue 特性，可以使用 SMIT 启用它。

Vue 脚本语法

◆探测 Java 函数

 
 
 
    
  
  
  
  1. @@uftjava:PID:*:"fully qualified function name":entry  
    2.

◆探测 Java 库例程：与 Java 函数相同。

命令语法

单独启动 Java 应用程序和 ProbeVue

◆Java 应用程序

 
 
 
    
  
  
  
  1. 对于 32 位：java -agentlib:probevuejava  parameters> myjavaapp  
    2. 
  
  
  
  2. 对于 64 位：java -agentlib:probevuejava64  parameters> myjavaapp  
    3. 
  
  
  
  3.  
    4.

◆ProbeVue

  
  
  
    
   
   
   
  1. ProbeVue  arguments> myscript.e  arguments> 
    2. 
   
   
   
  2.  
    3.

作为 ProbeVue 的子进程启动 Java 应用程序

◆对于 32 位：probevue -X -A "-agentlib:probevuejava my javaapp" myscript.e

◆对于 64 位：probevue -X -A "-agentlib:probevuejava64 my javaapp" myscript.e

基本探测示例

基本探测示例：myjava.java

 
 
 
    
  
  
  
  1. import java.lang.reflect.*;  
    2. 
  
  
  
  2. import java.util.*;  
    3. 
  
  
  
  3. import java.lang.*;  
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. class myclass1  
    6. 
  
  
  
  6. {  
    7. 
  
  
  
  7.         int i;  
    8. 
  
  
  
  8.         float f;  
    9. 
  
  
  
  9.         double d;  
    10. 
  
  
  
  10.         boolean b;  
    11. 
  
  
  
  11.         String s;  
    12. 
  
  
  
  12.         public myclass1(int j)  
    13. 
  
  
  
  13.         {  
    14. 
  
  
  
  14.                 i=j;  
    15. 
  
  
  
  15.         }  
    16. 
  
  
  
  16.         public void set_i(int j)  
    17. 
  
  
  
  17.                 {  
    18. 
  
  
  
  18.                         i=j;  
    19. 
  
  
  
  19.                 }  
    20. 
  
  
  
  20.         public void set_f(float j)  
    21. 
  
  
  
  21.                 {  
    22. 
  
  
  
  22.                         f=j;  
    23. 
  
  
  
  23.                 }  
    24. 
  
  
  
  24.         public void set_d(double j)  
    25. 
  
  
  
  25.                 {  
    26. 
  
  
  
  26.                         d=j;  
    27. 
  
  
  
  27.                 }  
    28. 
  
  
  
  28.         public void set_b(boolean j)  
    29. 
  
  
  
  29.                 {  
    30. 
  
  
  
  30.                         b=j;  
    31. 
  
  
  
  31.                 }  
    32. 
  
  
  
  32.         public void set_s(String j)  
    33. 
  
  
  
  33.                 {  
    34. 
  
  
  
  34.                         s=j;  
    35. 
  
  
  
  35.                 }  
    36. 
  
  
  
  36.         public  void print_i()  
    37. 
  
  
  
  37.                 {  
    38. 
  
  
  
  38.                         System.out.println("Value of Integer i:"+i);  
    39. 
  
  
  
  39.                         System.out.println("Value of Float f:"+f);  
    40. 
  
  
  
  40.                         System.out.println("Value of Double d:"+d);  
    41. 
  
  
  
  41.                         System.out.println("Value of Boolean b:"+b);  
    42. 
  
  
  
  42.                         System.out.println("Value of String s:"+s);  
    43. 
  
  
  
  43.                 }  
    44. 
  
  
  
  44. }  
    45. 
  
  
  
  45. public class myjava  
    46. 
  
  
  
  46. {  
    47. 
  
  
  
  47.         public static void main(String args[]) throws java.lang.InterruptedException  
    48. 
  
  
  
  48.         {  
    49. 
  
  
  
  49.                 Thread.sleep(60);  
    50. 
  
  
  
  50.                 System.out.println("In main");  
    51. 
  
  
  
  51.                 myclass1 MC1=new myclass1(20);  
    52. 
  
  
  
  52.                 MC1.set_i(10);  
    53. 
  
  
  
  53.                 MC1.set_f((float)10.03);  
    54. 
  
  
  
  54.                 MC1.set_d(10.1123);  
    55. 
  
  
  
  55.                 MC1.set_b(false);  
    56. 
  
  
  
  56.                 MC1.set_s("ProbeVue");  
    57. 
  
  
  
  57.                 MC1.print_i();  
    58. 
  
  
  
  58.                 int [] int1;  
    59. 
  
  
  
  59.                 int1 = new int[10];  
    60. 
  
  
  
  60.                 for(int i=0;i<10;i++)  
    61. 
  
  
  
  61.                 Array.set(int1,i,(int)i);  
    62. 
  
  
  
  62.                 for(int i=0;i<10;i++)  
    63. 
  
  
  
  63.                 {  
    64. 
  
  
  
  64.                         System.out.println(Array.getInt(int1,i));  
    65. 
  
  
  
  65.                  }  
    66. 
  
  
  
  66. 
  
  
  
  67. 
  
  
  
  68.         }  
    69. 
  
  
  
  69. }  
    70. 
  
  
  
  70.

执行基本探测的 Vue 脚本：basic_probing.e 

 
 
 
    
  
  
  
  1. @@BEGIN  
    2. 
  
  
  
  2. {  
    3. 
  
  
  
  3. // Declare and Initialize the variable to track the number of calls made   
    4. 
  
  
  
  4. // to Array.set function  
    5. 
  
  
  
  5.         int Number_Of_Calls_Of_Array_set;  
    6. 
  
  
  
  6.         Number_Of_Calls_Of_Array_set=0;  
    7. 
  
  
  
  7. }  
    8. 
  
  
  
  8. //Probe String to trace the calls to function myclass1.set_d  
    9. 
  
  
  
  9. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_d":entry  
    10. 
  
  
  
  10. {  
    11. 
  
  
  
  11. //Printing the message for user notification that this function has been called  
    12. 
  
  
  
  12. //By adding ProbeVue tag to message we can easily filter out the ProbeVue messages only.  
    13. 
  
  
  
  13.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_d function \n");  
    14. 
  
  
  
  14. }  
    15. 
  
  
  
  15. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_f":entry  
    16. 
  
  
  
  16. {  
    17. 
  
  
  
  17.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_f function \n");  
    18. 
  
  
  
  18. }  
    19. 
  
  
  
  19. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_i":entry  
    20. 
  
  
  
  20. {  
    21. 
  
  
  
  21.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_i function \n");  
    22. 
  
  
  
  22. }  
    23. 
  
  
  
  23. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_s":entry  
    24. 
  
  
  
  24. {  
    25. 
  
  
  
  25.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_s function \n");  
    26. 
  
  
  
  26. }  
    27. 
  
  
  
  27. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_b":entry  
    28. 
  
  
  
  28. {  
    29. 
  
  
  
  29.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_b function \n");  
    30. 
  
  
  
  30. }  
    31. 
  
  
  
  31. @@uftjava:$__CPID:*:"myjava.main":entry  
    32. 
  
  
  
  32. {  
    33. 
  
  
  
  33.         printf("ProbeVue - Entered myjava.main function \n");  
    34. 
  
  
  
  34. // Printing the Process Id and Parent Process Id  
    35. 
  
  
  
  35.         printf("       Process Id : %ld\n",__pid);  
    36. 
  
  
  
  36.         printf("Parent Process Id : %ld\n",__ppid);  
    37. 
  
  
  
  37. }  
    38. 
  
  
  
  38. @@uftjava:$__CPID:*:"java.lang.reflect.Array.set":entry  
    39. 
  
  
  
  39. {  
    40. 
  
  
  
  40.         printf("ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function \n");  
    41. 
  
  
  
  41. // Increment the count whenever the function is called  
    42. 
  
  
  
  42.         Number_Of_Calls_Of_Array_set++;  
    43. 
  
  
  
  43. }  
    44. 
  
  
  
  44. @@syscall:$__CPID:exit:entry  
    45. 
  
  
  
  45. {  
    46. 
  
  
  
  46. // Exit when the application exits  
    47. 
  
  
  
  47.         exit();  
    48. 
  
  
  
  48. }  
    49. 
  
  
  
  49. @@END  
    50. 
  
  
  
  50. {  
    51. 
  
  
  
  51. //This is executed when ProbeVue session exits and prints the following message.  
    52. 
  
  
  
  52.         printf("Number Of times function - \"java.lang.reflect.Array.set\" called is   
    53. 
  
  
  
  53.    : %d\n",Number_Of_Calls_Of_Array_set);  
    54. 
  
  
  
  54. }  
    55. 
  
  
  
  55.

输出 

 
 
 
    
  
  
  
  1. # probevue -X `which java` -A "-agentlib:probevuejava myjava" basic_probing.e  
    2. 
  
  
  
  2. ProbeVue - Entered myjava.main function  
    3. 
  
  
  
  3.        Process Id : 7209080  
    4. 
  
  
  
  4. Parent Process Id : 5767168  
    5. 
  
  
  
  5. In main  
    6. 
  
  
  
  6. Value of Integer i:10  
    7. 
  
  
  
  7. ProbeVue - Entered  myclass1.set_i function  
    8. 
  
  
  
  8. ProbeVue - Entered  myclass1.set_f function  
    9. 
  
  
  
  9. ProbeVue - Entered  myclass1.set_d function  
    10. 
  
  
  
  10. ProbeVue - Entered  myclass1.set_b function  
    11. 
  
  
  
  11. ProbeVue - Entered  myclass1.set_s function  
    12. 
  
  
  
  12. Value of Float f:10.03  
    13. 
  
  
  
  13. Value of Double d:10.1123  
    14. 
  
  
  
  14. Value of Boolean b:false  
    15. 
  
  
  
  15. Value of String s:ProbeVue  
    16. 
  
  
  
  16. 0  
    17. 
  
  
  
  17. 1  
    18. 
  
  
  
  18. 2  
    19. 
  
  
  
  19. 3  
    20. 
  
  
  
  20. 4  
    21. 
  
  
  
  21. 5  
    22. 
  
  
  
  22. 6  
    23. 
  
  
  
  23. 7  
    24. 
  
  
  
  24. 8  
    25. 
  
  
  
  25. 9  
    26. 
  
  
  
  26. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    27. 
  
  
  
  27. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    28. 
  
  
  
  28. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    29. 
  
  
  
  29. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    30. 
  
  
  
  30. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    31. 
  
  
  
  31. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    32. 
  
  
  
  32. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    33. 
  
  
  
  33. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    34. 
  
  
  
  34. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    35. 
  
  
  
  35. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function  
    36. 
  
  
  
  36. Number Of times function - "java.lang.reflect.Array.set" called is : 10  
    37. 
  
  
  
  37.

访问参数

除了提供放置探测的功能之外，ProbeVue 还允许收集传递给函数的参数值。对于访问参数，不需要为 ProbeVue 指定函数原型。

注意，Java 应用程序代码与前一个示例相同，也是 myjava.java。

访问参数的示例 Vue 脚本

 
 
 
    
  
  
  
  1. # cat accessing_argument.e  
    2. 
  
  
  
  2. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_d":entry  
    3. 
  
  
  
  3. {  
    4. 
  
  
  
  4. //Declaring Vue variable - d of type double  
    5. 
  
  
  
  5.         double d;  
    6. 
  
  
  
  6.         d=__arg2;  
    7. 
  
  
  
  7.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_d function with   
    8. 
  
  
  
  8.    argument :%llf\n",__arg2);  
    9. 
  
  
  
  9.         printf("ProbeVue Variable d : %llf\n",d);  
    10. 
  
  
  
  10. // Above is to demonstrate that argument values could be stored in Vue variables and then  
    11. 
  
  
  
  11. // either operated and printed or printed directly  
    12. 
  
  
  
  12. }  
    13. 
  
  
  
  13. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_f":entry  
    14. 
  
  
  
  14. {  
    15. 
  
  
  
  15.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_f function with argument :%f\n",__arg2);  
    16. 
  
  
  
  16. }  
    17. 
  
  
  
  17. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_i":entry  
    18. 
  
  
  
  18. {  
    19. 
  
  
  
  19.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_i function with argument :%d\n",__arg2);  
    20. 
  
  
  
  20. }  
    21. 
  
  
  
  21. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_s":entry  
    22. 
  
  
  
  22. {  
    23. 
  
  
  
  23. //Declaring String type Vue variable - s with its size  
    24. 
  
  
  
  24.         String s[100];  
    25. 
  
  
  
  25. //String type variable of Java can be directly copied to String type variable of Vue  
    26. 
  
  
  
  26.         s=__arg2;  
    27. 
  
  
  
  27.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_s function with argument :%s\n",__arg2);  
    28. 
  
  
  
  28.         printf("ProbeVue Variable s : %s\n",s);  
    29. 
  
  
  
  29. }  
    30. 
  
  
  
  30. @@uftjava:$__CPID:*:"myclass1.set_b":entry  
    31. 
  
  
  
  31. {  
    32. 
  
  
  
  32.         printf("ProbeVue - Entered  myclass1.set_b function with argument :%d\n",__arg2);  
    33. 
  
  
  
  33. }  
    34. 
  
  
  
  34. @@uftjava:$__CPID:*:"myjava.main":entry  
    35. 
  
  
  
  35. {  
    36. 
  
  
  
  36.         printf("ProbeVue - Entered Probed Main\n");  
    37. 
  
  
  
  37. }  
    38. 
  
  
  
  38. @@uftjava:$__CPID:*:"java.lang.reflect.Array.set":entry  
    39. 
  
  
  
  39. {  
    40. 
  
  
  
  40.         printf("ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with   
    41. 
  
  
  
  41.    2nd argument as : %d\n",__arg2);  
    42. 
  
  
  
  42. }  
    43. 
  
  
  
  43. @@syscall:$__CPID:exit:entry  
    44. 
  
  
  
  44. {  
    45. 
  
  
  
  45.         exit();  
    46. 
  
  
  
  46. }  
    47. 
  
  
  
  47.

输出

 
 
 
    
  
  
  
  1. #probevue -X `which java` -A "-agentlib:probevuejava myjava" accessing_argument.e  
    2. 
  
  
  
  2. ProbeVue - Entered Probed Main  
    3. 
  
  
  
  3. In main  
    4. 
  
  
  
  4. Value of Integer i:10  
    5. 
  
  
  
  5. ProbeVue - Entered  myclass1.set_i function with argument :10  
    6. 
  
  
  
  6. ProbeVue - Entered  myclass1.set_f function with argument :10.030000  
    7. 
  
  
  
  7. ProbeVue - Entered  myclass1.set_d function with argument :10.112300  
    8. 
  
  
  
  8. ProbeVue Variable d : 10.112300  
    9. 
  
  
  
  9. ProbeVue - Entered  myclass1.set_b function with argument :0  
    10. 
  
  
  
  10. ProbeVue - Entered  myclass1.set_s function with argument :ProbeVue  
    11. 
  
  
  
  11. ProbeVue Variable s : ProbeVue  
    12. 
  
  
  
  12. Value of Float f:10.03  
    13. 
  
  
  
  13. Value of Double d:10.1123  
    14. 
  
  
  
  14. Value of Boolean b:false  
    15. 
  
  
  
  15. Value of String s:ProbeVue  
    16. 
  
  
  
  16. 0  
    17. 
  
  
  
  17. 1  
    18. 
  
  
  
  18. 2  
    19. 
  
  
  
  19. 3  
    20. 
  
  
  
  20. 4  
    21. 
  
  
  
  21. 5  
    22. 
  
  
  
  22. 6  
    23. 
  
  
  
  23. 7  
    24. 
  
  
  
  24. 8  
    25. 
  
  
  
  25. 9  
    26. 
  
  
  
  26. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 0  
    27. 
  
  
  
  27. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 1  
    28. 
  
  
  
  28. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 2  
    29. 
  
  
  
  29. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 3  
    30. 
  
  
  
  30. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 4  
    31. 
  
  
  
  31. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 5  
    32. 
  
  
  
  32. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 6  
    33. 
  
  
  
  33. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 7  
    34. 
  
  
  
  34. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 8  
    35. 
  
  
  
  35. ProbeVue - Entered java.lang.reflect.Array.set function with 2nd argument as : 9  
    36. 
  
  
  
  36.

注意以下几点：

◆对于静态函数，可以使用 __arg1 访问函数的第一个实际参数。

◆对于非静态函数，可以使用 __arg2 访问函数的第一个实际参数，因为作为 __arg1 隐式地传递 this 指针。

其他要点

◆ProbeVue 脚本可以使用完全限定名（例如 java.lang.Math.PI）读取 Java 类中的静态变量和常量。

◆没有替代 @@uftjava 的语法。

◆不需要指定函数原型，也不需要头文件。

◆不需要通过使用 copy_userdata 访问基本数据类型。

◆Java 的布尔数据类型映射到 ProbeVue 的整数数据类型，1 值代表 true，0 值代表 false。

◆Java 的字符串数据类型映射到 ProbeVue 的字符串数据类型。

◆__pname 提供进程名称 "java" 而不是应用程序名，比如 myjavaapp。

◆所有其他函数的使用方法相同。

◆可以用 -agentlib:probevuejava 标志启动 Java 应用程序，但是以后再启动 ProbeVue 会话。

◆可以探测静态和非静态函数。

◆如果在 ProbeVue 命令行上用 -X 选项启动 JVM，那么只能探测 Java 类中的 main 函数。这迫使 JVM 等到 ProbeVue 启动之后才启动 Java 应用程序。

可能实现的场景

◆统计调用某一函数的次数。

◆跟踪调用各个函数的次序。

◆检查参数值是否正确。

限制

◆只支持 JVM V1.5 和更高版本。

◆目前不支持访问数组、实例变量和对象引用。

◆不支持探测重载和多态的函数。

◆目前不支持 get_function Vue 函数。

◆不能探测 Java 函数的出口点，因此不能获取函数的返回值。

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