Использование DTrace для отладки Java-приложений

Датчики провайдера hotspot

VM Lifecycle Probes (жизненный цикл VM)

vm-init-begin - момент начала инициализации,
vm-init-end - момент окончания инициализации,
vm-shutdown - момент завершения.

Thread Lifecycle Probes (жизненный цикл Java-потоков)

thread-start – момент запуска потока,
thread-stop - момент остановки потока.

Classloading Probes (загрузчик классов)

class-loaded - момент завершения загрузки класса,
class-unloaded - момент завершения выгрузки класса.

GC Probes (сборщик мусора)

gc-begin - момент начала работы сборщика мусора,
gc-end - момент завершения работы сборщика мусора,
mem-pool-gc-begin - момент начала сборки мусора или очистки данного коллектора,
mem-pool-gc-end - момент окончания сборки мусора или очистки коллектора.

Method Compilation Probes (компиляция Java-методов JIT-компилятором)

method-compile-begin - момент начала компиляции метода,
method-compile-end - момент окончания компиляции метода,
compiled-method-load - момент начала загрузки скомпилированного метода в VM,
compiled-method-unload - момент окончания загрузки скомпилированного метода в VM.

Monitor Probes (Java-мониторы)

monitor-contended-enter - момент начала захвата монитора, захваченного другим потоком,
monitor-contended-exit - момент освобождения потоком монитора, пытающегося захватить другой поток,
monitor-wait - момент, когда поток входит в состояние ожидания в результате вызова Object.wait(),
monitor-waited - момент завершения ожидания Object.wait() по истечении времени ожидания (timeout) или получения уведомления от другого потока с помощью Object.notify() или Object.notifyAll(),
monitor-notify - момент вызова Object.notify(),
monitor-notifyAll - момент вызова Object.notifyAll().

Application Tracking probes (работа приложения)

method-entry – момент входа в Java-метод,
method-exit – момент выхода из Java-метода,
object-alloc - момент создания Java-объекта.

Пример работы скрипта, отслеживающего работу сборщика мусора:

#java -jar /muCommander-0_8_2/mucommander.jar

#dtrace -qn 'hotspot$target:::gc-begin

> 

> {

> 

> printf("GC called at %Y\n", walltimestamp);

> 

> }

>hotspot$target:::gc-end

>

>{

>

>printf("GC finished at %Y\n", walltimestamp);

>

>}' -p 722



GC started at 2008 Jul 13 22:40:01

GC finished at 2008 Jul 13 22:40:31

GC started at 2008 Jul 13 22:41:01

GC finished at 2008 Jul 13 22:41:31

GC started at 2008 Jul 13 22:42:01

GC finished at 2008 Jul 13 22:42:31

Выражение hotspot$target означает, что вместо $target будет подставлен аргумент, переданный с ключом -p при запуске dtrace (PID Java-приложения).
По умолчанию в JVM доступны датчики, незначительно влияющие на производительность - отслеживающие сборку мусора, компиляцию методов, создание нового потока команд и загрузку классов.
Чтобы сделать доступными датчики создания объектов, вызова методов и датчики событий, связанных с мониторами Java, нужно запустить приложение c ключами, разрешающими использование этих датчиков или, если JVM уже запущена, использовать команду jinfo для управления JVM.
Используемые ключи:

-XX:+DTraceAllocProbes

-XX:+DTraceMethodProbes

-XX:+DTraceMonitorProbes

-XX:+ExtendedDTraceProbes 

Четвертый ключ разрешает использование всех датчиков JVM.

Примеры работы скриптов для определения методов, вызываемых в Java-приложении:
hs.d

hotspot$target:::method-entry

{

printf("%s.%s %s\n",copyinstr(arg1,arg2),copyinstr(arg3,arg4),

copyinstr(arg5,arg6));

exit(0);

}

# java -XX:+ExtendedDTraceProbes /muCommander-0_8_2/mucommander.jar

#dtrace -qs hs.d -p 710

sun/awt/SunToolkit.\awtLock ()V

 sun/awt/SunToolkit.awtLock     

<…> 

meth.d

hotspot$target:::method-entry

{

	this->str = strjoin(".", copyinstr(arg3, arg4));

	@[strjoin(copyinstr(arg1, arg2), this->str)] = count();

}



#dtrace -qs meth.d -p 710

java/util/Vector.\size ()I

<…> 

Трассировка cтека вызовов программы с использованием метода RangeCheck:
range.d

hotspot$target:::method-entry

/copyinstr(arg3, arg4) == "RangeCheck"/

{

	@[jstack(30, 16384)] = count();

exit(0);

}



# dtrace -qs range.d -p 756



libjvm.so`1cNSharedRuntimeTdtrace_method_entry6FpnKJavaThread_pnNmethodOopDesc__i_+0x7b

              java/util/ArrayList.RangeCheck(I)V*

              java/util/ArrayList.get(I)Ljava/lang/Object;*

              java/util/AbstractList$Itr.next()Ljava/lang/Object;*

              sun/awt/X11/XToolkit.callTimeoutTasks()V*

              sun/awt/X11/XToolkit.run(Z)V

              sun/awt/X11/XToolkit.run()V

              java/lang/Thread.run()V

              StubRoutines (1)

              libjvm.so`1cJJavaCallsLcall_helper6FpnJJavaValue_pnMmethodHandle_pnRJavaCallArguments_pnGThread__v_+0x1a3

              libjvm.so`1cCosUos_exception_wrapper6FpFpnJJavaValue_pnMmethodHandle_pnRJavaCallArguments_pnGThread__v2468_v_+0x27

              libjvm.so`1cJJavaCallsEcall6FpnJJavaValue_nMmethodHandle_pnRJavaCallArguments_pnGThread__v_+0x2f

              libjvm.so`1cJJavaCallsMcall_virtual6FpnJJavaValue_nLKlassHandle_nMsymbolHandle_4pnRJavaCallArguments_pnGThread__v_+0xc1

              libjvm.so`1cJJavaCallsMcall_virtual6FpnJJavaValue_nGHandle_nLKlassHandle_nMsymbolHandle_5pnGThread__v_+0x7e



              libjvm.so`1cMthread_entry6FpnKJavaThread_pnGThread__v_+0xd2

              libjvm.so`1cKJavaThreadRthread_main_inner6M_v_+0x4c

              libjvm.so`1cKJavaThreadDrun6M_v_+0x182

              libjvm.so`java_start+0xee

              libc.so.1`thr_setup+0x52

              libc.so.1`lwp_start

                1

Для автоматического завершения скрипта через n миллисекунд используется конструкция

}

tick-nms

{

Используемые аргументы датчика method-entry:

args[0]- идентификатор потока команд, вызывающего метод,
args[1]- имя класса метода (указатель на строку),
args[2]- длина имени класса метода (в байтах),
args[3]- имя метода (указатель на строку),
args[4]- длина имени метода (в байтах),
args[5]- сигнатура метода (указатель на строку),
args[6]- длина сигнатуры метода (в байтах).

Сигнатура метода – совокупность имени функции, типа возвращаемого значения и списка аргументов с указанием порядка их следования и типов.

Провайдер hotspot_jni

Этот провайдер предоставляет DTrace набор датчиков входа и выхода каждого JNI-метода и требуется для отслеживания событий, связанных с обращениями через JNI (Java native interface - интерфейс между программой на Java и машинным кодом).
Для каждого JNI-метода имеется пара проб:

hotspot_jni$pid:::JNIMETHODNAME-entry 

и

hotspot_jni:::JNIMETHODNAME-return. 

Скрипт, считающий статистику вызовов методов JNI:

jni.d

hotspot_jni$target:::*-entry

{

    JNI_CALLS ++;

    @jni_calls[probename] = count();

}



:::END

{

    printa("%10@d %s\n", @jni_calls);

    printf("\n");

    printf("Total number of JNI calls: %d\n", JNI_CALLS);

exit(0);



}

#java -jar /muCommander-0_8_2/mucommander.jar

#dtrace -s jni.d -p 710

dtrace: script 'jni.d' matched 238 probes

<…> 

Если добавить строки

%cat script_name.d

#!/usr/sbin/dtrace –s 

и сделать скрипты исполняемыми (chmod +x script_name.d), можно запускать их в командной строке, передавая в качестве аргумента идентификатор процесса:

./script_name.d -p PID