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1. 背景：
嘉龙在bprofile函数级别性能测试中抱怨：没有针对每个函数消耗cpu时间的统计。于是据此我做了一点研究：
(1) bprofile实际上是取N个时间点进行抽样统计，如果第i个时间点运行时栈中有本函数，则认为函数被调用一次。因此，bprofile报告中虽然说是“函数调用次数”，但实际上是“函数占用cpu时间”
(2) 运行时监控某进程的问题：
如果不在编译时对源代码做静态分析，而是在程序已经跑起来一会运行时对其监控，需要考虑哪些问题呢？
A. 如何获取进程中用到的变量和函数：
通过分析进程的“符号表”（变量和函数的符号名），且需要仔细研究“名称修饰”，恢复符号在源代码的原本定义；
B. 如何在运行时追踪某“函数被调用”的情况呢：
B.1 需要观察“运行时栈”，当函数A调用函数B时，参数以及A函数地址会被压栈，因此如果可以知道“运行时栈”中返回地址在哪儿，可以反查“符号表”，知道A函数被调用了。但是如何知道函数B正在被调用呢？
B.2 通常只能用gdb启动进程，然后观察运行时的“运行时栈”情况，但如果进程已经起来了（并且不是用gdb起来的），需要解决：如何从外部获取一个进程虚拟地址空间的信息？就我的知识，答案是：不能！回过头来想，bprofile对程序进行函数级别性能测试也需要用cpuprofile.sh去启动的，而不是等程序已经启动起来了，再去统计$cpuprof.sh -r ./bin/crsui
结论：
——如果进程已经启动（不是用我们编写的性能测试工具启动的），此时无论如何也不能对其进行函数级别性能测试——因为无法获取该进程虚拟地址空间的信息
但很不幸，后来找到一个工具gstack可以观察运行时栈(gstack pid)，但还不清楚其原理
——理论上，可以反编译可执行文件(ELF)，对汇编代码进行插桩（函数调用入口和出口统计调用时间，累加到hash表），统计每个函数的调用时间；汇编代码中，函数调用采用的是相对地址/绝对地址（长jmp/短jmp），而非函数名，但或许可以从符号表中反查出其函数名(binutils里面工具c++filt)。
2. C/C++中运行时堆栈分析
gdb : 常规方法，使用gdb进行调试，然后观察“运行时栈”信息
gstack : 但如果一个进程已经启动，再要观察他的“运行时栈”信息，可以用gstack pid。举例：
写一个小程序，涉及“运行时栈”信息，如下test.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
void fun(int i){
cout<<"fun("<<i<<")"<<endl;
sleep(2);
}
int main(){
int i=2;
while(true){
fun(i++);
sleep(2);
}
}
编译并后台运行
g++ -o test test.cpp nohup ./test &
通过gstack pid可以观察到如下信息
[[email protected] stack_trace]$ gstack 11583 #0 0x000000302af8f172 in __nanosleep_nocancel () from /lib64/tls/libc.so.6 #1 0x000000302af8f010 in sleep () from /lib64/tls/libc.so.6 #2 0x0000000000400a9d in main () [[email protected] stack_trace]$ gstack 11583 #0 0x000000302af8f172 in __nanosleep_nocancel () from /lib64/tls/libc.so.6 #1 0x000000302af8f010 in sleep () from /lib64/tls/libc.so.6 #2 0x0000000000400a71 in fun(int) () #3 0x0000000000400a93 in main ()
通过在源代码中打印出运行时栈的方法，但需要保证<exeinfo.h>（今天时间太紧，没空深究），否则报错：
[[email protected] stack_trace]$ g++ -o backtrace backtrace.cpp backtrace.cpp:12:21: exeinfo.h: No such file or directory backtrace.cpp: In function `void stack_info()': backtrace.cpp:22: error: `backtrace' was not declared in this scope backtrace.cpp:25: error: `backtrace_symbols' was not declared in this scope backtrace.cpp:26: error: expected `;' before "for" backtrace.cpp:26: error: `i' was not declared in this scope backtrace.cpp:26: error: expected `;' before ')' token backtrace.cpp: In function `void fun4(int)': backtrace.cpp:34: error: `show_stack_info' was not declared in this scope
源码如下：
/** * @file backtrace.cpp * @author work([email protected]) * @date 2013/08/10 13:36:29 * @version 1.0 * @brief * int backtrace(void **buffer, int size); * char **backtrace_symbols(void* const* buffer, int size); * void backtrace_symbols_fd(void* const* buffer, int size, int fd); **/ #include <exeinfo.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_LEN 256 void stack_info(){ void* buffer[MAX_LEN]; int method_num; char **stack_frames; method_num = backtrace(buffer, MAX_LEN); printf("%d method(s) returned", method_num); stack_frames = backtrace_symbols(buffer, method_num) for(int i=0; i<method_num; i++){ printf("%s\n",stack_frames[i]); } free(stack_frames); } void fun4(int a){ if(a>0) fun4(--a); else show_stack_info(); } static void fun3(int a){ fun4(--a); } void fun2(int a){ fun3(--a); } void fun1(int a){ fun2(--a); } int main(){ fun1(10); return 0; }
3. Java中运行时堆栈分析
public class StackTrace {
static void printStackTrace() {
Throwable th = new Throwable();
/*
* An element in a stack trace, as returned by
* Throwable.getStackTrace(). Each element represents a single stack
* frame. All stack frames except for the one at the top of the stack
* represent a method invocation. The frame at the top of the stack
* represents the execution point at which the stack trace was
* generated. Typically, this is the point at which the throwable
* corresponding to the stack trace was created.
*/
StackTraceElement[] eles = th.getStackTrace();
if (eles != null) {
for (int i = 0; i < eles.length; i++) {
System.out.println(eles[i]);
// System.out.println("File name: " + eles[i].getFileName()
// + ", Line number: " + eles[i].getLineNumber()
// + ", Class name: " + eles[i].getClassName()
// + ", Method name: " + eles[i].getMethodName());
}
}
}
static int inner() {
printStackTrace();
System.out.println("inner");
return 2;
}
static void outer(double d) {
System.out.println("outer: " + inner());
}
public static void main(String[] args) {
outer(3.3);
}
}