【摘要】：隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷提高,調(diào)試越來(lái)越被嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員所重視。對(duì)于諸如嵌入式操作系統(tǒng)和并發(fā)程序等具有不確定性的程序,傳統(tǒng)的循環(huán)調(diào)試是不夠的�？赡嬲{(diào)試可以很好的解決由于程序的不確定性所帶來(lái)的很多問(wèn)題�；谟涗浥c重放的逆向執(zhí)行技術(shù)可以使得程序員通過(guò)記錄下來(lái)的程序執(zhí)行軌跡回滾到程序的任意點(diǎn),并重演這一執(zhí)行過(guò)程。這樣程序員就可以快速的定位錯(cuò)誤的根源,避免了反復(fù)重啟調(diào)試會(huì)話的麻煩,同時(shí)還可以準(zhǔn)確的重放錯(cuò)誤的場(chǎng)景。 基于開(kāi)源的模擬器QEMU和通用調(diào)試器GDB,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可逆調(diào)試器PORD。PORD為嵌入式系統(tǒng)提供了一個(gè)高效的交叉可逆調(diào)試工具。它可以在通用的X86宿主架構(gòu)上調(diào)試目標(biāo)架構(gòu)為ARM,SPARC,PPC或者M(jìn)IPS的嵌入式系統(tǒng)。程序的執(zhí)行狀態(tài)主要包括寄存器狀態(tài)和內(nèi)存狀態(tài)。對(duì)于寄存器狀態(tài)的保存,PORD針對(duì)不同的目標(biāo)架構(gòu)采用不同的保存方法。而對(duì)于內(nèi)存狀態(tài)的保存,PORD對(duì)于不同的目標(biāo)架構(gòu)采用了統(tǒng)一的記錄方法。為了減少記錄執(zhí)行軌跡所需要的時(shí)間與空間開(kāi)銷(xiāo),檢查點(diǎn)可以采用不同的記錄粒度。同時(shí)PORD為X86目標(biāo)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接近于本地執(zhí)行速度的高效可逆調(diào)試器。 PORD主要有兩部分組成。一個(gè)是通過(guò)修改QEMU而實(shí)現(xiàn)記錄與重放功能的虛擬機(jī)。另一部分是RGDB。RGDB通過(guò)在通用調(diào)試器GDB中擴(kuò)充逆向執(zhí)行命令而實(shí)現(xiàn)。RGDB解析用戶命令,并且構(gòu)建發(fā)送調(diào)試命令數(shù)據(jù)包到GDB調(diào)試樁。存在于虛擬機(jī)端的GDB調(diào)試樁解析收到的數(shù)據(jù)包,之后控制虛擬機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)試命令。 實(shí)驗(yàn)表明可逆調(diào)試器PORD能夠快速高效的重演程序的歷史狀態(tài)。對(duì)于調(diào)試而言,PORD記錄日志的時(shí)間與空間開(kāi)銷(xiāo)是可以接受的。
【圖文】：

嵌入式系統(tǒng)可逆調(diào)試器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)盤(pán)上的目標(biāo)二進(jìn)制可執(zhí)行文件首先被加載器加載到QEMU的地址空間，識(shí)別出代碼段，數(shù)據(jù)段等，并找到代碼段的入口地址。之后由解碼器從代碼段的入口地址依次解碼。QEMU可以加載解析Limix下的ELF，windOSX系統(tǒng)下的MACH一O等文件格式。ows下的PE一COFF和Mae

拷貝宿主代碼時(shí)，去除函數(shù)頭部和末尾的返回指令ret，從而得到微操作函數(shù)中真正有意義的實(shí)際代碼。大大減少了函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)。否則，一條目標(biāo)指令對(duì)應(yīng)若干條微操作，而每一個(gè)微操作又是一個(gè)函數(shù)調(diào)用，這樣得到的宿主代碼會(huì)急速膨脹，執(zhí)行效率當(dāng)然也會(huì)很低。同時(shí)，為了減少微操作的個(gè)數(shù)，QEMu使用了中間變量TO，TI，TZ。這樣寄存器之間，或者寄存器與內(nèi)存之間的操作被轉(zhuǎn)化為寄存器與中間變量，中間變量與內(nèi)存之間的操作，大大減少了QEMIJ必須提供的微操作的個(gè)數(shù)。同時(shí)將使用頻率非常高的中間變量通過(guò)寄存器變量聲明，映射到宿主寄存器上，顯著提高了微操作執(zhí)行速度。當(dāng)宿主機(jī)是PPC架構(gòu)上，QEMu將TO，TI，TZ分別映射到r24，:25，r26寄存器上。另外，QEMu使用CPusTArE結(jié)構(gòu)體的一個(gè)變量env在內(nèi)存中模擬了目標(biāo)機(jī)器的寄存器狀態(tài)。對(duì)于各個(gè)目標(biāo)寄存器狀態(tài)的引用即是相對(duì)于該變量基址的偏移。由上面的微操作可以看出，對(duì)于寄存器的操作是非常基本和頻繁的，所以QEMU將*env的地址也存放在寄存器中，以加速對(duì)于目標(biāo)寄存器的訪問(wèn)。對(duì)于PPC架構(gòu)，env存放于r27寄存器中。QEMU正是非常巧妙的利用了這些優(yōu)化措施，既實(shí)現(xiàn)了QEMU的高度可移植性，，同時(shí)最大程度的降低了翻譯開(kāi)銷(xiāo)。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP368.1

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9 ;有了VSPWorks嵌入式系統(tǒng)進(jìn)通信[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

10 郭淳學(xué);嵌入式系統(tǒng)是嵌入式軟件與IC發(fā)展基礎(chǔ)[N];中國(guó)電子報(bào);2008年

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