跟踪程序流程图

最新推荐文章于 2023-05-19 13:39:33 发布

htjx99

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本文详细介绍了如何安装pvtrace和Graphviz，并通过编写测试程序、生成trace.txt文件、使用pvtrace工具处理信息以及dot工具转换为图形，最终生成函数调用图的过程。此外，还提供了为已有项目生成函数调用图的方法，以及如何使用C++代码支持C++扩展的改进思路。

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安装pvtrace和Graphviz

1. 安装pvtrace

 $ mkdir -p ~/project1 && cd ~/project1
$ wget http://www.mtjones.com/developerworks/pvtrace.zip
$ unzip pvtrace.zip -d pvtrace
$ cd pvtrace
$ make
$ sudo make install
 
# 查看pvtrace相关文件
$ ls -1 pvtrace
instrument.c
Makefile
stack.c
stack.h
symbols.c
symbols.h
trace.c

2. 安装graphviz

 $ sudo yum install graphviz

测试

在完成软件安装之后，编写一个测试程序（test.c），并进行测试。具体流程，如下：

1. 编辑测试文件test.c

 $ cd ~/project1
$ cat << EOF > test.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void test1()
{
    printf("in test1.\n");
}
 
void test2()
{
    test1();
    printf("in test2.\n");
}
 
void test3()
{
    test1();
    test2();
 
    printf("in test3.\n");
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("Hello wolrd.\n");
 
    test1();
    test2();
    test3();
 
    return 0;
}
EOF

2. 编译测试程序

 $ gcc -g -finstrument-functions test.c ./pvtrace/instrument.c -o test
 
注意： 必须有`-g -finstrument-functions`选项，否则后续就采集不到信息了。

3. 执行程序，生成信息文件trace.txt

 $ ./test

4. 通过pvtrace、可执行文件及trace.txt，生成信息文件graph.dot

 $ pvtrace test

5. 通过dot工具将graph.dot，转为图像文件graph.png

 $ dot -Tpng graph.dot -o graph.png

6. 浏览生成的图片

最终生成的图形效果，如下：

为已有的项目生成函数调用图

可以通过以下步骤为已有的项目生成函数调用图：

1. 将pvtrace源代码中的instrument.c文件拷贝到项目中；

2. 增加对instrument.c文件的编译

3. 修改编译选项：增加-g -finstrument-functions

4. 修改连接选项：将instrument.o连接到可执行文件中

5. 执行你的程序

6. 用pvtrace及“你的可执行文件”处理trace.txt

7. 用dot生成函数调用关系图

以下是对redis-2.4.17版本的处理，然后生成redis-cli启动及一个set操作对应的函数调用关系图：

支持C++的扩展

目前pvtrace不支持C++代码，如果有人希望改进，一种可行的改进思路，如下：

1. 修改instrument.c文件，支持C++环境的编译；

2. 通过c++filt工具处理解析到的函数名标签，解析出实际的函数名：为了支持继承、多态及函数重载等，C++编译时对函数名进行了特殊处理；

3. 采用合理的编码方式，确保步骤2中生成的函数名满足dot的语法（C++是用整个函数原型等信息来生成的函数签名的，所以步骤2中用c++filt翻译出来的是函数原型（包括名字空间等信息））；

4. 增加函数调用先后顺序的标识。

目标建立 nginx的运行流程图
参考https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-graphvis/
参考《深入剖析nginx》
参考http://stackoverflow.com/questions/6344318/pure-javascript-graphviz-equivalent/14866384
参考http://graphviz.org/content/cluster
my_debug.h

   Java代码  
   
  
 #ifndef MY_DEBUG_LENKY_H                                                                                                                                                  
 #define MY_DEBUG_LENKY_H  
 #include <stdio.h>  
 void enable_my_debug( void ) __attribute__((no_instrument_function));  
 void disable_my_debug( void ) __attribute__((no_instrument_function));  
 int get_my_debug_flag( void ) __attribute__((no_instrument_function));  
 void set_my_debug_flag( int ) __attribute__((no_instrument_function));  
 void main_constructor( void  ) __attribute__((no_instrument_function,constructor));  
 void main_destructor( void  ) __attribute__((no_instrument_function,destructor));  
 void __cyg_profile_func_enter( void *,void *  ) __attribute__((no_instrument_function));  
 void __cyg_profile_func_exit( void *,void *  ) __attribute__((no_instrument_function));  
   
 #ifndef MY_DEBUG_MAIN  
 extern FILE *my_debug_fd;  
 #else  
 FILE *my_debug_fd;  
 #endif  
 #endif  

my_debug.c

   Java代码  
   
  
 #include <stdio.h>  
 #include <stdlib.h>  
   
 /* Function prototypes with attributes */  
 void main_constructor( void )  
     __attribute__ ((no_instrument_function, constructor));  
   
 void main_destructor( void )  
     __attribute__ ((no_instrument_function, destructor));  
   
 void __cyg_profile_func_enter( void *, void * )   
     __attribute__ ((no_instrument_function));  
   
 void __cyg_profile_func_exit( void *, void * )   
     __attribute__ ((no_instrument_function));  
   
   
 static FILE *fp;  
   
   
 void main_constructor( void )  
 {  
   fp = fopen( "/usr/local/nginx_sendfile/sbin/trace.txt", "w" );  
   if (fp == NULL) exit(-1);  
 }  
   
   
 void main_deconstructor( void )  
 {  
   fclose( fp );  
 }  
   
   
 void __cyg_profile_func_enter( void *this, void *callsite )  
 {  
   fprintf(fp, "E%p\n", (int *)this);  
 }  
   
   
 void __cyg_profile_func_exit( void *this, void *callsite )  
 {  
   fprintf(fp, "X%p\n", (int *)this);  
 }  

把my_debug.c和my_debug.h放到nginx的src/core/目录下
./configure后修改ojbs/Makefile文件

   Java代码  
   
  
 CFLAGS =  -pipe  -O -W -Wall -Wpointer-arith -Wno-unused-parameter -Werror -g -finstrument-functions  
 ...  
 18 CORE_DEPS = src/core/nginx.h \  
 19     src/core/my_debug.h \   
 .....  
   84 HTTP_DEPS = src/http/ngx_http.h \  
   85     src/core/my_debug.h \  
 ....  
   
  105 objs/nginx: objs/src/core/nginx.o \  
  106     objs/src/core/my_debug.o \    
 ......  
  216     $(LINK) -o objs/nginx \  
  217     objs/src/core/nginx.o \  
  218     objs/src/core/my_debug.o \   
 ......  
  331 objs/src/core/my_debug.o:   $(CORE_DEPS) src/core/my_debug.c                                                                                                         
  332     $(CC) -c $(CFLAGS) $(CORE_INCS) \  
  333         -o objs/src/core/my_debug.o \  
  334         src/core/my_debug.c  

make&&make install后
启动nginx，生成
/usr/local/nginx_sendfile/sbin/trace.txt
文件类似

   Java代码  
   
  
 [root@haoning sbin]# head trace.txt   
 E0x403f88  
 E0x41f5ac  
 X0x41f5ac  
 E0x403f88  
 X0x403f88  
 E0x410425  
 E0x40ff83  
 E0x40fa71  
 X0x40fa71  
 E0x40ad4b  

使用https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-graphvis/中的pvtrace
修改代码
symbols.h 中的

   Java代码  
   
  
 13 #define MAX_FUNCTIONS       20000  
 14 #define MAX_FUNCTION_NAME   5000   

否函数太多会报错
pvtrace nginx
会得到
graph.dot
dot -Tjpg graph.dot -o graph.jpg
生成jpg，
这个.dot也可以用
http://www.tuidaoba.com/html/graphviz/
生成svg的图
根据dot的格式生成svg图的js为

   Java代码  
   
  
 <html>  
 <head>  
     <meta charset="utf-8">  
     <title>Viz.js</title>  
 </head>  
 <body>  
 <script type="text/vnd.graphviz"  id="cluster">  
 digraph G {  
     subgraph cluster_0 {  
         style=filled;  
         color=lightgrey;  
         node [style=filled,color=white];  
         a0 -> a1 -> a2 -> a3;  
         label = "process #1";  
     }  
     subgraph cluster_1 {  
         node [style=filled];  
         b0 -> b1 -> b2 -> b3;  
         label = "process #2";  
         color=blue  
     }  
     start -> a0;  
     start -> b0;  
     a1 -> b3;  
     b2 -> a3;  
     a3 -> a0;  
     a3 -> end;  
     b3 -> end;  
     start [shape=Mdiamond];  
     end [shape=Msquare];  
 }  
 </script>  
   <script src="viz.js"></script>  
   <script>  
       function inspect(s) {  
         return "<pre>" + s.replace(/</g, "&lt;").replace(/>/g, "&gt;").replace(/\"/g, "&quot;") + "</pre>"  
       }  
       function src(id) {  
         return document.getElementById(id).innerHTML;  
       }  
       function example(id, format, engine) {  
         var result;  
         try {  
           result = Viz(src(id), format, engine);  
           if (format === "svg")  
             return result;  
           else  
             return inspect(result);  
         } catch(e) {  
           return inspect(e.toString());  
         }  
       }  
       document.body.innerHTML += "<h1>Cluster (svg output)</h1>";  
       document.body.innerHTML += example("cluster", "svg");  
       </script>  
 </body>  
 </html>  