Операционная система ЗОСРВ «Нейтрино» > Руководство разработчика > Основные принципы системной разработки > Программные интерфейсы микроядра > Системная трассировка и анализ > События ядра в системной трассе

События ядра в системной трассе

Концепция событий ядра при трассировке

В этой главе:

Источники событий

Микроядро ЗОСРВ «Нейтрино» генерирует события не только для системных вызовов, но и для других действий, в числе которых:

• системные вызовы (вызовы ядра)
• планирование
• обработка прерываний
• создание, уничтожение процессов/потоков и изменение их состояния

Диагностическая версия ядра также вставляет «искусственные» события:

• события, связанные со временем
• пользовательские события, которые играют роль «индикаторов»

Некоторые вызовы ядра и действия в системе могут приводить к генерации нескольких событий.

Генерация событий: типичный сценарий

Процессы в ЗОСРВ «Нейтрино» могут состоять из множества потоков. Многопоточные приложения сложнее, чем однопоточные — операционная система должна обеспечивать выполнение конкурирующих друг с другом потоков, имеющих различные приоритеты.

Пример многопоточной программы

В этом примере используются два потока:

• Поток A – высокий приоритет
• Поток B – низкий приоритет

Мы будем наблюдать за их выполнением, считая, что они запускаются одновременно:

---

Когда начинается ведение журнала, диагностическая версия ядра регистрирует в нем информацию о каждом потоке. Во время этой процедуры создаются существующие процессы.

---

Время переключения контекста потока

Переключение между потоками не происходит мгновенно. Когда один поток блокируется или добровольно уступает место другому, ядро должно сохранять настройки перед его запуском. Время сохранения состояния первого потока и восстановления состояния второго потока называется временем переключения контекста. Переключение контекста происходит быстро, однако важно учитывать его.

Рисунок 1. Переключение контекста потоков

Иногда два или более потоков чередуются друг с другом, не выполняя полезной работы. Это похоже на двух чрезмерно вежливых людей, которые пытаются войти в одну дверь — каждый предлагает другому пройти первым, и в результате ни один из них не попадает внутрь вовремя (в аналогичной ситуации оказываются и два агрессивных человека). Инструменты системного анализа позволяют легко и быстро обнаруживать такие неполадки. Сопоставляя операции переключения контекста с изменениями состояния потоков, разработчик с легкостью определяет причины «зависания» систем, которые в остальное время работают быстро.

Перезапуск потоков

Для обеспечения максимальной скорости реакции значительная часть микроядра ЗОСРВ «Нейтрино» является полностью вытесняемой. Иногда вызов ядра, который прерывается во время выполнения потока, не возобновляется с момента прерывания, а «откатывается назад» и выполняется с начала. Инструменты системного анализа скрывают большинство «фиктивных» вызовов, однако пользователь может наблюдать несколько событий, сгенерированных вытесненными потоками. В таких случаях актуальным является последнее событие.

Простые и составные события

Большинство событий умещаются в одном элементе буфера событий и называются простыми событиями. Если событие содержит большое количество информации, оно размещается в нескольких элементах буфера и называется составным событием. Поскольку все элементы буфера событий одинаковы, программа сбора данных не проводит различий между ними.

Дополнительную информацию о простых и составных событиях см. в главе Интерпретация трассировочных данных.

Краткий (fast) и подробный (wide) режимы

Можно собирать данные событий в следующих режимах:

Подробный режим (wide mode)

Диагностическая версия ядра регистрирует всю информацию события, используя для этого любое необходимое количество элементов буфера. Объем данных события теоретически не ограничен и может составлять до нескольких килобайт. Как правило, одно событие занимает не более четырех 16-байтовых элемента.

Краткий режим (fast mode)

Диагностическая версия ядра помещает событие в единственный элемент буфера.

Как правило, в подробном режиме данные событий занимают в несколько раз больше места, чем в кратком.

---

В кратком режиме события содержат не просто «урезанную с конца» информацию подробного режима, а наиболее важные данные, которые помещаются в один элемент буфера. По этой причине первый элемент события в подробном и кратком режимах могут не совпадать.

---

Можно назначать краткий и подробный режимы всем или некоторым классам, а также конкретным событиям определенного класса; таким образом, класс может включать в себя как краткие, так и подробные события. Настройка режима событий будет рассмотрена в главе Сбор трассировочных данных.

Различия в информации, которая генерируется в кратком и подробном режимах, описаны в статье Перечень поддерживаемых событий системной трассы.

Классы и события

Поскольку даже небольшая трассировка может включать в себя множество событий, для облегчения обработки они организованы в виде классов:

• _NTO_TRACE_COMM
• _NTO_TRACE_CONTROL
• _NTO_TRACE_INTENTER
• _NTO_TRACE_INTEXIT
• _NTO_TRACE_INT_HANDLER_ENTER
• _NTO_TRACE_INT_HANDLER_EXIT
• _NTO_TRACE_KERCALLENTER
• _NTO_TRACE_KERCALLEXIT
• _NTO_TRACE_KERCALLINT
• _NTO_TRACE_PROCESS
• _NTO_TRACE_SYSTEM
• _NTO_TRACE_THREAD
• _NTO_TRACE_USER
• _NTO_TRACE_VTHREAD
• в заголовочном файле <sys/trace.h> также определен класс _NTO_TRACE_EMPTY, однако он является «заглушкой» и на текущий момент не используется

В следующих разделах перечислены события каждого класса с указанием условий их генерации и меток, которыми их маркируют утилита traceprinter.

Информация о данных каждого события указана в приложении Перечень поддерживаемых событий системной трассы.

Класс событий связи: _NTO_TRACE_COMM

Класс _NTO_TRACE_COMM включает в себя события, которые относятся к сообщениям и импульсам:

Класс событий управления: _NTO_TRACE_CONTROL

Класс _NTO_TRACE_CONTROL включает в себя события, которые связаны с управлением трассировкой:

С помощью событий _NTO_TRACE_CONTROLBUFFER утилита tracelogger проверяют наличие отброшенных буферов. В этот же момент диагностическое ядро генерирует событие _NTO_TRACE_CONTROLTIME, чтобы синхронизировать интегрированную среду разработки (если в отброшенном буфере находилось событие _NTO_TRACE_CONTROLTIME, которое указывает на переполнение часов).

Класс событий обработки прерываний: _NTO_TRACE_INTENTER, _NTO_TRACE_INTEXIT, _NTO_TRACE_INT_HANDLER_ENTER и _NTO_TRACE_INT_HANDLER_EXIT

Эти классы используются для наблюдения за прерываниями:

Обычна последовательность событий при обработке прерывания:

INTR_ENTER
    INTR_HANDLER_ENTER
    INTR_HANDLER_EXIT
    INTR_HANDLER_ENTER
    INTR_HANDLER_EXIT
INT_EXIT

_NTO_TRACE_INT — псевдокласс, который включает в себя все классы прерываний.

«Событием» является номер вектора прерывания в диапазоне от _NTO_TRACE_INTFIRST до _NTO_TRACE_INTLAST.

Класс событий вызовов ядра: _NTO_TRACE_KERCALLENTER, _NTO_TRACE_KERCALLEXIT и _NTO_TRACE_KERCALLINT

Следующие классы используются для наблюдения за вызовами ядра:

• _NTO_TRACE_KERCALLENTER и _NTO_TRACE_KERCALLEXIT — вход и выход из вызовов ядра.

• _NTO_TRACE_KERCALLINT — прерывание вызовов ядра. При выходе из ядра мы проверяем корректность аргументов вызова ядра. Если они корректны, мы регистрируем событие _NTO_TRACE_KERCALLEXIT с параметрами, в противном случае — без параметров. Если вызов ядра возвращает код EINTR, в журнале также регистрируется событие _NTO_TRACE_KERCALLINT.

_NTO_TRACE_KERCALL — псевдокласс, который включает в себя все указанные классы.

Метки traceprinter для этих классов: KER_CALL, KER_EXIT и INT_CALL, за которыми следует имя вызова ядра в верхнем регистре.

Большинство событий этих классов очевидным образом соответствуют вызовам ядра, а некоторые события — внутренним функциям:

Класс событий процессов: _NTO_TRACE_PROCESS

Класс _NTO_TRACE_PROCESS включает в себя события, которые связаны с созданием и уничтожением процессов:

Класс системных событий: _NTO_TRACE_SYSTEM

Класс _NTO_TRACE_SYSTEM включает в себя события, которые связаны с системой в целом:

Для вставки системных событий в трассировочные данные можно использовать следующие вспомогательные функции:

trace_func_enter()

Вставляет событие _NTO_TRACE_SYS_FUNC_ENTER для функции.

trace_func_exit()

Вставляет событие _NTO_TRACE_SYS_FUNC_EXIT для функции.

trace_here()

Вставляет событие _NTO_TRACE_SYS_ADDRESS для текущего адреса.

Класс событий потоков: _NTO_TRACE_THREAD

Класс _NTO_TRACE_THREAD включает в себя события, которые связаны с изменениями состояния потоков:

Если в состав системы входит диспетчер адаптивного партиционирования, данные этих событий содержат идентификатор партиции и флаги планирования (например, AP_SCHED_BILL_AS_CRIT). Дополнительную информацию см. в разделе Адаптивное квотирование ресурсов.

Дополнительную информацию о состояниях потоков см. в разделе Жизненный цикл потока.

Пользовательский класс: _NTO_TRACE_USER

Класс _NTO_TRACE_USER включает в себя пользовательские события, которые создаются программой с помощью следующих вспомогательных функций:

trace_logb()

Вставка составного трассировочного пользовательского события

trace_logf()

Вставка строкового пользовательского трассировочного события

trace_logi()

Вставка простого пользовательского трассировочного события

trace_nlogf()

Вставка строкового пользовательского трассировочного события с указанием максимальной длины строки

trace_vnlogf()

Вставка строкового пользовательского трассировочного события со списком из переменного количества аргументов

или вызов функции TraceEvent() с указанием одной из следующих команд:

• _NTO_TRACE_INSERTSUSEREVENT для создания простого события с небольшим количеством данных
• _NTO_TRACE_INSERTCUSEREVENT для создания составного события с произвольным количеством данных

  ---

  Аргумент команды _NTO_TRACE_INSERTCUSEREVENT содержит количество целых чисел (не байт) в переданном буфере.

  ---

• _NTO_TRACE_INSERTUSRSTREVENT для создания события, которое содержит строку с нулевым символом на конце

Событие должно находиться в диапазоне от _NTO_TRACE_USERFIRST до _NTO_TRACE_USERLAST, но его смысл определяется разработчиком.

В утилите traceprinter этим событиям соответствует метка USREVENT. Эта метка следует за целочисленным типом события.

Класс событий виртуальных потоков: _NTO_TRACE_VTHREAD

Класс _NTO_TRACE_VTHREAD включает в себя события изменений состояния виртуальных потоков — специальных объектов, связанных с прозрачной распределенной обработкой по протоколу Qnet. В ядре часто хранятся указатели из различных структур данных на соответствующие потоки. Если поток находится на другом узле Qnet, ядро создает для него виртуальный объект вместо локального.

События виртуальных потоков схожи с событиями обычных потоков, однако множества состояний виртуальных и обычных потоков различаются:

Предыдущий раздел: перейти