9、用于MPI并行应用程序的高级内存检查框架

用于MPI并行应用程序的高级内存检查框架

1. 调试工具概述

在MPI并行应用程序开发中，调试工具对于发现和解决内存相关问题至关重要。下面介绍两种常用的调试工具：Valgrind和Intel Pin。

1.1 Valgrind

Valgrind是一套可用于x86/x86 - 64和PowerPC32/64兼容架构的静态和动态二进制可执行文件的工具套件。它通过在二进制级别拦截应用程序的执行并解释指令来工作。其系统核心提供了一个合成CPU，应用程序启动时，Valgrind会“捕获”真实CPU，让机器代码在其合成CPU上运行，同时从可执行文件及其关联库中读取调试信息。

Valgrind解析器使用的特殊指令前导码能检测控制工具的命令，在x86架构中，使用右旋转指令ror旋转32位寄存器edi，再通过寄存器交换指令（xchgl）编码实际要执行的命令，示例代码如下：

#define __SPECIAL_INSTRUCTION_PREAMBLE
\
"roll $3,
%%edi ; roll $13, %%edi\n\t" \
"roll $29, %%edi ; roll $19, %%edi\n\t" \
"xchgl %%ebx, %%ebx\n\t"

Memcheck是Valgrind工具套件中的重量级内存检查器，以跟踪内存定义到比特级别而闻名。它存储两种影子内存值，用于表示字节的可寻址性（A - Bits）和定义性（V - Bits），每个内存字节由9位（1个A位加8个V位）进行影子跟踪。Memcheck能检测不可寻址内存访问错误和未定义值的使用，如