14、基于插桩的跟踪技术解析

基于插桩的跟踪技术解析

1. 引言

在软件开发中，尤其是嵌入式软件领域，对代码的运行情况进行跟踪和分析是至关重要的。基于插桩的跟踪技术是一种有效的方法，它可以帮助开发者深入了解代码的执行过程，发现潜在的问题，并进行性能优化。

2. 基于插桩的跟踪技术概述

硬件级的指令或流程跟踪通常针对代码的底层。而通过软件插桩实现的跟踪，在粒度上也能细化到单个机器指令，但更侧重于调度层面，任务和中断服务程序（ISR）的可视化在其中起着决定性作用。

人类大脑经过数百万年的进化，具备在短时间内处理大量视觉信息的能力。将复杂的运行时情况转化为图形表示，能让我们的大脑快速捕捉到其中的不规则性、重复性、工作负载分配和优化潜力等信息。相比之下，非可视化的原始数据几乎没有价值。

3. 基本功能和工作流程

与运行时测量类似，被研究的软件会补充额外的跟踪软件来记录感兴趣的事件，主要有以下两种方式：

3.1 基于外部跟踪缓冲区的软件跟踪

这种方法虽不完全是纯软件解决方案，但跟踪数据的采集仍基于插桩。可以通过各种接口连接到外部跟踪硬件，只要这些接口能提供足够的带宽，如端口引脚、SPI 和以太网等。

时间戳的生成有两种方式：一是由跟踪软件自身生成并与其他信息一起传输到外部，这种情况下插桩带来的开销会更高；二是由外部硬件生成，但事件发生与记录到外部跟踪内存之间的时间存在差异，会影响时间戳的准确性。

对于一些系统，可以不使用特殊硬件，直接将跟踪数据读取到 PC 并存储。但在大多数项目中，由于 PC 缺乏实时处理能力，若嵌入式系统中没有额外的中间缓冲区，数据会丢失。