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通過DT10檢測多工阻塞鎖死問題
創提科技
2021/10/08
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DT10是新一代的動態測試工具，可以長時間跟蹤記錄目的程式執行情況，獲取目的程式動態執行資料，説明進行難於重現的Bug錯誤分析，覆蓋率檢測，性能測試，變數跟蹤，多工程式等等功能。
VxWorks在國內航太軍工、軌道交通等即時性要求較高的領域應用非常廣泛，其提供多工，中斷等機制較好的滿足即時嵌入式領域的需求，然而開發VxWorks多工程式過程中，常常碰到令人頭疼的多工程式阻塞或鎖死等問題，例如某個task所佔用時間過長導致其他task不能正常執行等等問題。
本文介紹如何通過DT10檢測和調試VxWorks程式多工阻塞鎖死相關問題。
一、VxWorks環境
啟動FTP Server，並設置Users/rights…
啟動VxWorks目標板，如下圖所示VxWorks啟動成功：
啟動Target Server和Shell：
二、兩個簡單Tornado事例程式
Multi_Task.c
“
#include "vxworks.h"
#include "semLib.h"
#include "stdio.h"
#define TEST_NUM 10
SEM_ID semB;
int global;
int isTask1Running=1;
int isTask2Running=1;
static void task1(void)
{
int i=0;
while(i<TEST_NUM)
{
printf("<taske1
semTake(semB,WAIT_FOREVER);
printf("<taske1>
global++;
printf("<taske1>
taskDelay(100);
semGive(semB);
printf("
i++;
}
isTask1Running=0;
}
static void task2(void)
{
int i=0;
while(i<TEST_NUM)
{
printf("<taske2>
semTake(semB,WAIT_FOREVER);
printf("
global--;
printf("
taskDelay(200);
semGive(semB);
printf("<taske2>
i++;
}
isTask2Running=0;
}
{
while((isTask1Running==1)||(isTask2Running==1))
{
taskDelay(100);
}
printf("Bye Bye, Both Task1 and Task2 are finished!");
}
{
int taskId1,taskId2;
int t1_pri=91;
int t2_pri=90;
semB=semBCreate(SEM_Q_FIFO,SEM_FULL);
taskId1=taskSpawn("t1",t1_pri,0x100,0x1000,task1,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
taskId2=taskSpawn("t2",t2_pri,0x100,0x1000,task2,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
taskId2=taskSpawn("t3",t1_pri+1,0x100,0x1000,task3,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
}
#include "semLib.h"
#include "taskLib.h"
#include "stdio.h"
voidtaskB();
SEM_ID sem_2;
{
sem_2 = semMCreate(SEM_Q_FIFO);
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
}
the 2 tasks
-------------------------------------------------*/
voidtaskA()
{
semTake(sem_1, WAIT_FOREVER);
printf("Task A took sem_1, try to take sem_2\n");
}
{
semTake(sem_2, WAIT_FOREVER);
printf("Task B took sem_2, try to take sem_1\n");
}
”
上述兩段程式均使用了VxWorks庫函數taskSpawn創建多個task。 multi_task.c檔中創建了三個task，task1, task2會設置標誌isTask1Running, isTask2Running，當task1,task2結束後，task3才結束。Dead_lock.c檔中創建taskA, taskB，並通過信號量進行同步。當然，如果你仔細研究代碼，這兩段代碼中，均存在某個task不能正常結束的情況。
下面我們將通過DT10提供的相關debug和測試的功能，幫助查找並定位相關問題。
三、創建DT10工程
在DT10中點擊File->New創建一個工程，並設定工程名稱，指定被測試檔目錄和DT10工程存放路徑，設定Connection方式（DT10支援多種與目的機的連接方式）為Ethernet(Without Tracer)，工程創建好後，如下圖：
然後點擊Plan->New Test Point Insertion…，對test.c檔自動插入FuncIn, FuncOut測試點。測試點插入完畢後，如下圖。DT10除了支援FuncIn，FuncOut測試點，還支援CPU壓力測試點，變數測試點，Event Trigger測試點等，説明使用者對系統的CPU，任務，變數等進行監控。
測試點插入後，我們在VxWorks構建環境Tornado中重新對上述專案進行編譯連結，如下圖：
四、執行程式並收集測試結果
1. 啟動DT10監聽測試結果程式，如下圖：
2. 在Tornado Shell中啟動被測試程式，直接在Shell中鍵入vxmain即可，如下圖：
五、分析測試結果
通過DT10自動插入測試點，程式在執行過程中，在每個測試點位置，目的程式會發出一個信號告知DT10程式執行到該測試點，這樣DT10收集所有測試日誌資料後，然後通過DT10的分析功能，可以得到包括每個函數的執行時間，代碼的覆蓋率資訊，以及程式執行路徑等圖形化報告，下面我們重點介紹通過DT10的哪些功能，説明我們定位程式鎖死或阻塞的問題。
1. 通過測試日誌瞭解任務阻塞或鎖死情況
首先我們看如何通過DT10的測試日誌幫我們查找到任務鎖死的問題。如下圖，我們看到DT10的獲取到的測試日誌報告：
結論：通過DT10測試日誌中的FuncIn, FuncOut測試點，很容易找到目的程式運行過程中是否存在某個任務或者函數被阻塞，這對於同時啟動很多個task的程式而言，可以瞭解哪些任務是否存在阻塞情況。
2. 通過覆蓋率資訊查看任務函數執行完整情況
另外通過DT10的覆蓋率資訊，也可以從側面瞭解某個函數或任務是否被執行完整，是否發生阻塞導致任務函數未退出。
結論：通過覆蓋率測試，一方面，使得在軟體測試過程中，可以幫助我們瞭解測試是否完整，測試用例是否存在遺漏，被測試代碼是否存在冗餘；另外一方面，覆蓋率的資訊對於我們調試代碼也有一定的幫助；
3. 通過DT10的函數執行時間瞭解更多資訊
通過DT10的函數執行時間報告，可以知道每個函數的執行時間，並且該執行時間精確到納秒級，同時可以知道每個函數執行的次數。如下圖：
我們看到該常式中，vxmain和taskB函數執行次數為1次，執行時間為883us和1116us，而taskA的執行次數為0，執行時間為0。這樣對於程式師，即可重點關注taskA是否存在問題。除了本常式中這種情況，在實際程式中，程式中的任務可能會執行成千上萬次，如果在DT10的函數執行時間報告中，發現某函數或者任務的某次執行時間特別長，舉例，比如某個TaskC，執行次數為9999次，其中9998次的執行時間都為1ms左右，另外有一次執行時間卻為30s，那麼就需要仔細查看這一次30s函數執行過程是什麼邏輯路徑。通過DT10可以看到每次代碼執行路徑，從而精確查看為什麼本次執行時間為30s，是否存在問題。這種情況在多工程式中經常碰到，比如某個低優先順序的任務可能被其它高優先順序的任務阻塞，從而導致該任務執行時間變長。
結論：通過DT10瞭解每個函數執行時間，執行次數，以及每次執行過程中代碼執行邏輯路徑，從而説明使用者更細緻的瞭解代碼執行情況，説明使用者定位和分析代碼中隱藏的bug。
上面重點對dead_lock.c的結果重點進行分析了，對於multi_task.c的分析類似。有興趣試用並瞭解DT10的朋友可以聯繫我們申請試用。