[发明专利]存储器页标记作为基于处理器的执行跟踪的日志记录线索

说明书

基于高速缓存的跟踪是基于将存储器区域分类为被日志记录还是未被日志记录。计算机系统标识第一上下文的第一存储器空间内的第一存储器区域，并确定第一上下文处于日志记录状态。计算机系统配置数据结构以将第一存储器区域分类为被日志记录。该数据结构还将对应于第二上下文的第二存储器区域分类为未被日志记录。计算机系统向处理器公开数据结构。在检测到处理单元的存储器访问时，处理器使用对以下一项多项的确定来启动日志记录动作或避免日志记录动作：(i)目标存储器地址被分类为被日志记录还是未被日志记录，(ii)执行上下文进行日志记录还是不进行日志记录，或(iii)存储器访问的类型。

技术领域

本公开涉及用于降低与记录计算机程序的可重放执行跟踪相关联的计算开销的系统、方法和设备。

背景技术

跟踪和纠正不期望的软件行为是软件开发中的一项核心活动。不期望的软件行为可能包括许多事情，例如执行崩溃、运行时异常、执行性能缓慢、数据结果不正确、数据损坏等。不期望的软件行为是由多种因素触发的，如数据输入、用户输入、竞争条件(例如，访问共享资源时)等。由于触发因素的多样性，不期望的软件行为通常很少见，看起来是随机的，极难再现。因此，对于开发人员来说，识别给定的不想要的软件行为通常是非常耗时和困难的。一旦确定了一个不希望出现的软件行为，确定其根本原因通常又是非常耗时和困难的。

开发人员已经使用了多种方法来识别不希望出现的软件行为，然后识别应用的代码中导致不希望出现软件行为的位置。例如，开发人员经常针对不同的输入(例如，单元测试)测试应用的代码的不同部分。另一个例子是，开发人员经常考虑在调试器中执行应用的代码(例如，设置断点/观察点，在代码执行时单步执行代码行等)。另一个例子是，开发人员经常在分析器中观察代码执行行为(例如，计时、覆盖率)。另一个例子是，开发人员经常在应用的代码中插入诊断代码(例如，跟踪语句)。

尽管传统的诊断工具(如调试器、分析器等)对“实时”正向执行代码进行操作，但新兴的诊断工具支持“历史”调试(也称为“时间旅行”或“反向”调试)，其中执行上下文的至少一部分的执行被记录到一个或多个跟踪文件(即执行跟踪)中。使用一些跟踪技术，执行跟踪可以包含“位精确”的历史执行跟踪数据，这使得跟踪的执行上下文的记录部分可以被虚拟地“重放”(例如，通过仿真)，直到单个指令的粒度(例如，机器代码指令、中间语言代码指令等)。因此，使用“位精确”的跟踪数据，诊断工具使开发人员能够推断记录的主题上下文的先前执行，而不是传统的调试，后者仅限于“实时”正向执行。例如，使用可重放的执行跟踪，一些历史调试器提供用户体验，支持向前和向后断点/观察点，使代码能够向前和向后单步执行等。另一方面，一些历史探查器能够从先前执行的代码中导出代码执行行为(例如，计时、覆盖率)。

一些用于记录执行跟踪的技术主要基于记录对微处理器(处理器)高速缓存的流入来操作。然而，由于现代处理器通常以几万到几十万MIPS(每秒数百万条指令)的速度执行，程序线程的可重放执行跟踪可以捕获大量信息，即使只捕获线程执行的几分之一秒。因此，可重放的执行跟踪在存储器和/或磁盘上的大小迅速增大。一些基于高速缓存的跟踪技术通过在处理器的高速缓存中添加“跟踪位”来减少跟踪的大小，这些跟踪位用于跟踪每条高速缓存线是否已被用日志记录到跟踪中。然而，将跟踪位添加到处理器高速缓存中会使处理器的物理集成电路(1C)芯片尺寸增加很多。此外，实现控制这些跟踪位的逻辑进一步增加了1C芯片大小，并将跟踪开销引入存储器访问指令的关键执行路径。因此，添加跟踪位和相应的控制逻辑会导致显著的处理器性能和设计权衡，并有可能在处理器制造期间通过增加1C芯片尺寸而降低产量。

发明内容