Трассировка (программирование)

Трассиро́вка — процесс пошагового выполнения программы. В режиме трассировки программист видит последовательность выполнения команд и значения переменных на данном шаге выполнения программы, что позволяет легче обнаруживать ошибки. Трассировка может быть начата и окончена в любом месте программы, выполнение программы может останавливаться на каждой команде или на точках останова, трассировка может выполняться с заходом в процедуры и без заходов.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Трассировка (программирование)» в других словарях:

Трассировка (значения) — Трассировка: Трассировка (программирование) пошаговое выполнение программы с остановками на каждой команде или строке. Трассировка печатных плат задача определения линий, соединяющих эквипотенциальные контакты элементов, и компонентов … Википедия

Обратная семантическая трассировка — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Обратная Семантическая Трассировка — (ОСТ) метод контроля качества, который позволяет обнаруживать ошибки, утечку или искажение информации при создании проектных артефактов: документации, кода и т. д. Метод наиболее ценен на ранних стадиях разработки программного обеспечения, при… … Википедия

Аспектно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия

Инструментирование (программирование) — В области программирования под инструментированием понимают возможность отслеживания или установления количественных параметров уровня производительности программного продукта, а также возможность диагностировать ошибки и записывать информацию… … Википедия

Парадигма — (Paradigm) Определение парадигмы, история возникновения парадигмы Информация об определении парадигмы, история возникновения парадигмы Содержание Содержание История возникновения Частные случаи (лингвистика) Управленческая парадигма Парадигма… … Энциклопедия инвестора

Аспектно-ориентированная разработка программного обеспечения — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Программируемая пользователем вентильная матрица — ППВМ типа Stratix IV GX фирмы Altera Программируемая пользователем вентильная матрица (ППВМ, FPGA) полупроводниковое устройство, которое может быть сконфигурировано производителем или разработчиком после изготовления; отсю … Википедия

Тестирование программного обеспечения — Разработка программного обеспечения Процесс разработки ПО Шаги процесса Анализ • Проектирование • Программирование • Докумен … Википедия

P-modeling — P Modeling это авторская промышленная методика обучения объектно ориентированному анализу и проектированию (en:Object oriented analysis and design (англ.)) с использованием UML. P modeling может использоваться при разработке ПО. P… … Википедия

Источник

Программирование: Разработка и отладка программ

Трассировщик служит для локализации неполадок в системе путем отслеживания указанных системных событий. Можно отслеживать следующие события: вызов и возврат из выбранных функций, функций ядра, функций расширений ядра и обработчиков прерываний. Если трассировщик включен, информация об этих событиях заносится в системный файл протокола трассировки. Трассировщик содержит команды для включения трассировки, управления трассировкой и создания отчетов о трассировке. Приложения и расширения ядра могут заносить в протокол дополнительные события с помощью ряда специальных функций.

Планировщик находится в наборе файлов bos.sysmgt.trace. Для того чтобы проверить, установлен ли данный набор файлов, введите команду

Трассировщик системы AIX позволяет записать события трассировки, которые затем могут быть отформатированы командой trace report. События трассировки включены в ядро или код приложения, но отслеживаются только во время трассировки.

Команда trace позволяет запустить трассировку событий системы и осуществляет управление размером буфера и файла протокола трассировки. Информация об этой команде приведена в разделе, посвященном демону trace, книги Command’s Reference.

Например, для трассировки точки mbuf, 254, и просмотра названий программ необходимо ввести следующую команду trace :

Примечание: Так как трассировщик резервирует для буферов сбора данных определенный объем оперативной памяти системы, трассировка может оказать негативное влияние на производительность системы с ограниченным объемом оперативной памяти. Если трассируемому приложению достаточно оперативной памяти, или объем памяти, используемой функцией трассировки составляет небольшой процент от общего объема оперативной памяти системы, влияние трассировки на производительность будет небольшим. Если значение не указано, применяется размер, заданный по умолчанию.

Управление трассировкой может также осуществляться из приложения. Дополнительная информация приведена в описаниях команд trcstart и trcstop.

Существует два типа данных трассировки.

Общие данные состоят из слова данных, буфера скрытых данных и длины этих данных. Этот тип применяется для трассировки таких элементов, как полные имена файлов. См. пункт Каналы трассировки общего назначения в раздела Общие сведения о трассировщике. Он находится в разделе Глава 27, Трассировщик.

Для создания отчета трассировки из файла по умолчанию и его записи в /tmp/rptout, введите команду

Для создания отчета трассировки с названиями программ и именами системных вызовов из файла /tmp/tlog и его записи в файл /tmp/rptout введите команду

trcdead /o /tmp/tlog /var/adm/ras/vmcore.0

создает файл протокола трассировки /tmp/tlog, который затем может быть отформатирован командой

/etc/trcfmt	Содержит шаблоны форматирования трассировки, с помощью которых команда trcrpt определяет способ интерпретации данных, относящихся к каждому событию.
/var/adm/ras/trcfile	Является файлом протокола трассировки по умолчанию. В команде trace можно указать другое имя файла протокола трассировки.
/usr/include/sys/trchkid.h	Содержит определения идентификаторов точек трассировки.
/usr/include/sys/trcmacros.h	Содержит набор часто применяемых макроопределений для регистрации отслеживаемых событий.

Запись о наступлении каждого отслеживаемого события имеет следующий формат: слово, содержащее идентификатор точки трассировки и ее тип, затем переменное количество слов данных трассировки и, наконец, необязательное системное время. Слово, содержащее идентификатор и тип точки трассировки, называется ключевым словом. Оставшиеся два байта ключевого слова называются данными точки трассировки и могут применяться для регистрации события.

Источник

Введение в паттерн распределенной трассировки

Когда дело доходит до работоспособности и мониторинга, распределенная архитектура может подкинуть вам пару проблем. Вы можете иметь дело с десятками, если не сотнями микросервисов, каждый из которых мог быть создан разными командами разработчиков.

При работе с крупномасштабной системой очень важно следить за ключевыми показателями этой системы, работоспособностью приложений и достаточным объемом данных, чтобы иметь возможность быстро отслеживать и устранять проблемы. Пребывание в ОБЛАЧНОЙ среде, такой как AWS, Google Cloud, Azure, еще больше усугубляет проблему и затрудняет обнаружение, устранение и локализацию проблем из-за динамического характера инфраструктуры (вертикальное масштабирование, временные машины, динамические IP-адреса и т. д.).

Базис наблюдаемости:

В этой статье я сосредоточусь на двух аспектах наблюдаемости: логах (только сгенерированных приложением) и трейсах.

Использование централизованной системы логирования в распределенной архитектуре, чтобы иметь возможность собирать логи и визуализировать их, стало обычной практикой. Логи, сгенерированные различными микросервисами, будут автоматически отправляться в централизованную базу для хранения и анализа. Вот некоторые из популярных решений централизованных систем логирования для приложений:

Логи предоставляют полезную информацию о событиях, которые произошли в вашем приложении. Это могут быть логи INFO-уровня или логи ошибок с подробными стек трейсами исключений.

Кореляция логов между микросервисами

В большинстве случаев это может быть userId, связанный с запросом, или какой-нибудь уникальный UUID, сгенерированный в первой точке входа в приложение. Эти идентификаторы будут прикреплены к каждому сообщению в логе и будут передаваться последовательно от одного микросервиса к другому в заголовке запроса (в случае, если идентификатор не является частью последовательно обрабатываемого запроса). Так можно легко использовать requestId или userId для запроса к системе логирования, чтобы найти все логи, связанные с запросом в нескольких сервисах.

Рисунок 1. Централизованное логирование.

Ниже приведены несколько примеров того, как пометить (tag) ваши логи необходимой информацией на Java с помощью фильтров запросов (RequestFilter).

Рисунок 2: Конфигурация и образец лога Log4J2

Рисунок 3: Фильтры запросов по UUID или UserId

Трассировка

Путь запроса через распределенную систему.

Задержка запроса при каждой пересылке/вызове (например, от одного сервиса к другому).

Ниже приведен пример трассировки для запроса, взаимодействующего с двумя микросервисами (сервисом-аукционом рекламы и сервисом-интегратором рекламы).

Рисунок 4. Трассировка

В приведенном выше примере данные были захвачены и визуализированы с помощью инструмента DataDog. Есть несколько других способов захвата трейсов, о которых я расскажу в следующем разделе.

Составляющие трейса

Трейс представляет из себя древовидную структуру с родительским трейсом и дочерними спанами. Трейс запроса охватывает несколько сервисов и далее разбивается на более мелкие фрагменты по операциям/функциям, называемые спанами. Например, спан может охватывать вызов от одного микросервиса к другому. В рамках одного микросервиса может быть несколько спанов (в зависимости от того, сколько уровней классов/функций или зависимых микросервисов вызывается для обслуживания запроса).

Трассировка зиждется на создании уникального идентификатора для каждого запроса в точке входа и распространения его на последующие системы в качестве контекста трассировки в заголовках запросов. Это позволяет связать различную трассировочную информацию, исходящую от нескольких служб, в одном месте для анализа и визуализации.

Корреляция логов и трейсов

В итоге мы можем фильтровать логи по userId или другому уникальному идентификатору (например, сгенерированному UUID) и можем отслеживать по трейсам производительность/поведение отдельного запроса. Было бы неплохо, если бы мы могли связать это воедино и иметь возможность сопоставлять логи и трейсы для конкретного запроса!!

Наличие такой корреляции между логами и запросами позволяет:

Сопоставлять метрики производительности напрямую с логами.

Направлять в систему специальный запрос для устранения неполадок.

Выполнять искусственные транзакции с системой в разные моменты времени и иметь возможность сравнивать текущие трейсы с историческими, а также автоматически собирать системные логи связанные с этими запросами.

Реализация распределенной трассировки с помощью корреляции логов и трейсов

ПОДХОД #1: Инструментация с помощью сторонних решений, таких как DATADOG

Datadog по существу берет на себя заботу о централизованном логировании и сборе трассировочной информации. Datadog генерирует уникальные идентификаторы трейсов и автоматически распространяет их на все инструментированные нижестоящие микросервисы. Единственное, что от нас требуется, это связать DD traceId с логами, и мы сможем получим корреляцию логов и трейсов.

Рисунок 6: Инструментация приложения с DataDog

Рисунок 7: Корреляция логов и трейсов в DataDog

ПОДХОД #2: ZIPKINS, CLOUD-SLEUTH СО SPRING BOOT

Полная интеграция в SPRING boot

Простота в использовании

Трейсы можно визуализировать с помощью пользовательского интерфейса Zipkins.

Поддерживает стандарты OpenTracing через внешние библиотеки.

Поддерживает корреляцию логов через контексты Log4j2 MDC.

Нет решения для автоматического сбора логов, связанных с трейсами. Нам придется самостоятельно отправлять логи в ElasticSearch и выполнять поиск, используя идентификаторы трейсов, сгенерированные cloud-sleuth (как заголовок X-B3-TraceId).

Рисунок 8: Zipkins, Cloud Sleuth и Spring Boot.

ПОДХОД #3: AMAZON XRAY

Нативно поддерживает все ресурсы AWS, что очень хорошо, если ваши распределенные сервисы развернуты и работают в AWS

Балансировщики нагрузки AWS автоматически генерируют идентификаторы (REQUEST ID) для каждого входящего запроса, что освобождает приложение от этой заботы. (Ссылка)

Позволяет выполнять трассировку на всем пути от шлюза API до балансировщика нагрузки, сервиса и других зависимых ресурсов AWS.

Реализует корреляцию логов с помощью логов в CLOUDWATCH logs

Cloudwatch log может стать очень дорогими при большом объеме логов

Поддерживает opentracing по умолчанию

Имеет библиотеки, которые работают со Spring

Поддерживает Jager Agent, который можно установить в качестве средства распространения трейсов и логов.

С точки зрения обслуживания и настройки инфраструктуры достаточно сложен.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Логи и трейсы сами по себе безусловно полезны. Но когда они связаны вместе с помощью корреляции, они становятся мощным инструментом для ускорения устранения проблем в производственной среде и в то же время дают девопсу представление о работоспособности, производительности и поведении распределенных систем. Как вы увидели выше, существует несколько способов реализации этого решения. Выбор за вами

Перевод статьи подготовлен в преддверии старта курса «Архитектура и шаблоны проектирования». Узнать подробнее о курсе.

Источник

Трассировка и оборудование приложений

Термин инструментирование относится к возможности мониторинга и измерения уровня производительности продукта и диагностики ошибок. В программировании это означает способность приложения включать следующие возможности.

Трассировка кода — получение информационных сообщений о работе приложения во время выполнения.

Отладка — отслеживание и устранение ошибок программирования в приложении при разработке. Дополнительные сведения см. в разделе Отладка.

Счетчики производительности — компоненты, позволяющие отслеживать производительность приложения. Дополнительные сведения см. в статье Performance Counters.

Журналы событий — компоненты, которые позволяют принимать и относить основные события при выполнении приложения. Дополнительные сведения см. в описании класса EventLog.

Инструментирование приложения путем добавления операторов трассировки в стратегически важных местах кода особенно полезно для распределенных приложений. С помощью операторов трассировки можно инструментировать приложение не только для отображения сведений о неправильных моментах, но также отслеживать, насколько хорошо работает приложение.

Класс TraceSource предоставляет улучшенные функции трассировки и может использоваться вместо статических методов более старых классов трассировки Trace и Debug. Знакомые классы Trace и Debug по-прежнему широко используются, однако рекомендуется использовать класс TraceSource для новых команд трассировки, таких как TraceEvent и TraceData.

Классы Trace и Debug идентичны, за исключением того, что процедуры и функции класса Trace по умолчанию компилируются в сборки выпуска, а процедуры и функции класса Debug — нет.

Классы Trace и Debug предоставляют средства для мониторинга и исследования производительности приложения как во время разработки, так и после развертывания. Например, возможно использование класса Trace для отслеживания в развернутом приложении отдельных типов действий по мере их выполнения (например, создание новых подключений к базе данных) и последующего мониторинга производительности приложения.

Отладка и трассировка кода

Использование методов вывода класса Debug при разработке приложения позволяет отображать сообщения в окне вывода, доступном в интегрированной среде разработки Visual Studio. Пример:

В каждом из этих примеров в окне вывода будет отображаться сообщение «Hello World!» при запуске приложения в отладчике.

Это позволяет отлаживать приложения и оптимизировать их производительность на основе их поведения в среде тестирования. Возможна отладка приложения при отладочном построении с включенным условным атрибутом Debug, что позволяет получать все выходные данные отладки. Когда приложение будет готово к выпуску, можно скомпилировать построение выпуска, не включая условный атрибут Debug, чтобы код отладки не включался компилятором в конечный исполняемый файл. Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Условная компиляция с использованием атрибутов Trace и Debug. Дополнительные сведения о различных конфигурациях сборок для приложения см. в разделе Компиляция и сборка.

С помощью методов класса Trace можно отслеживать выполнение кода в установленном приложении. Процессом и масштабом трассировки можно управлять. Для этого добавьте в код переключатели трассировки. Так вы сможете отслеживать состояние приложения в рабочей среде. Это особенно важно в бизнес-приложениях, которые используют различные компоненты, выполняющиеся на нескольких компьютерах. Вы можете управлять порядком использования переключателей после развертывания с помощью файла конфигурации. Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Создание, инициализация и настройка переключателей трассировки.

При разработке приложения, для которого предполагается использовать трассировку, в код приложения обычно включают сообщения трассировки и отладки. Когда все будет готово для развертывания приложения, можно скомпилировать сборку выпуска без включения условного атрибута Debug. Тем не менее можно включить условный атрибут Trace, чтобы компилятор включил код трассировки в исполняемый файл. Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Условная компиляция с использованием атрибутов Trace и Debug.

Этапы трассировки кода

Существует три этапа трассировки кода.

Инструментирование — добавление кода трассировки в приложение.

Трассировка — код трассировки записывает сведения в указанный целевой объект.

Анализ — оценка сведений трассировки для определения и понимания проблем в приложении.

Во время разработки все методы вывода трассировки и отладки записывают сведения в окне вывода Visual Studio по умолчанию. В развернутом приложении эти методы записывают сведения трассировки в указанные целевые объекты. Дополнительные сведения об указании целевого объекта выходных данных трассировки и отладки см. в разделе Прослушиватели трассировки.

Ниже приведен полный обзор основных шагов, обычно выполняемых при использовании трассировки для анализа и исправления возможных проблем в развертываемом приложении. Дополнительные сведения о выполнении этих шагов см. по соответствующей ссылке.

Использование трассировки в приложении

Обдумайте, какие выходные данные трассировки вы хотите получить на месте после развертывания приложения.

Создайте набора переключателей. Дополнительные сведения см. в статье How to: Configure Trace Switches (Настройка переключателей трассировки).

Добавьте операторы трассировки в код приложения.

Определите, где вы хотите получать выходные данные трассировки, и добавьте соответствующие прослушиватели. Дополнительные сведения см. в разделе Создание и инициализация прослушивателей трассировки.

Выполните тестирование и отладку своего приложения и содержащегося в нем кода трассировки.

Скомпилируйте приложение в исполняемый код с помощью одной из следующих процедур.

Используйте меню Сборка со страницей Отладка диалогового окна Страницы свойств в обозревателе решений. Используйте эту процедуру при компиляции в Visual Studio.

Используйте директивы компилятора Trace и Debug для компиляции из командной строки. Дополнительные сведения см. в разделе Условная компиляция с использованием атрибутов Trace и Debug. Используйте эту процедуру при компиляции из командной строки.

Если во время выполнения возникает проблема, включите соответствующий переключатель трассировки. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка переключателей трассировки.

Код трассировки записывает сообщения трассировки в указанный целевой объект, например в экран, текстовый файл или журнал событий. Целевой объект определяется типом прослушивателя, который вы включили в Trace.Listeners коллекцию.

Проанализируйте сообщения трассировки, чтобы обнаружить и понять проблемы в приложении.

Инструментирование трассировки и распределенные приложения

При создании распределенного приложения тестирование приложения способом, которым оно будет использоваться, может показаться сложной задачей. Немногие группы разработчиков имеют возможность протестировать все возможные сочетания операционных систем или веб-браузеров (в том числе все параметры локализованных версий) или смоделировать большое число пользователей, которые будут обращаться к приложению одновременно. В таких обстоятельствах невозможно протестировать реакцию распределенного приложения на большую нагрузку, различные настройки и разные действия конечных пользователей. Кроме того, многие компоненты распределенного приложения не имеют пользовательского интерфейса, с которым можно взаимодействовать напрямую или просматривать активность этих компонентов.

Однако вы можете компенсировать это, позволив распределенным приложениям описывать определенные события, интересующие системных администраторов, особенно то, что работает неправильно, путем инструментирования приложения, то есть путем размещения операторов трассировки в стратегически важных местах кода. Затем, если во время выполнения произойдет что-либо неожиданное (например, слишком большое время отклика), можно будет определить вероятную причину.

Операторы трассировки помогают избежать сложностей проверки исходного кода, его изменения, перекомпиляции, а также попыток воспроизвести ошибку времени выполнения в среде отладки. Помните, что можно инструментировать приложение не только для отображения ошибок, но также для наблюдения за производительностью.

Стратегическое размещение операторов трассировки

Необходимо уделить особое внимание размещению операторов трассировки для использования во время выполнения. Вы должны учесть, какие сведения трассировки скорее всего потребуются в развертываемом приложении, чтобы в полной мере охватить все вероятные сценарии трассировки. Поскольку приложения, использующие трассировку, могут быть самыми разными, не существует общих принципов стратегического размещения трассировки. Дополнительные сведения о размещении операторов трассировки см. в разделе Практическое руководство. Добавление операторов трассировки в код приложения.

Выходные данные трассировки

Выходные данные трассировки собираются объектами, которые называются прослушивателями. Прослушиватель — это объект, который принимает выходные данные трассировки и записывает их в устройство вывода (обычно это окно, журнал или текстовый файл). При создании прослушиватель трассировки, как правило, добавляется к коллекции Trace.Listeners, что позволяет ему получать все выходные данные трассировки.

Сведения трассировки всегда записываются как минимум в целевой объект вывода Trace по умолчанию, DefaultTraceListener. Если по каким-то причинам объект DefaultTraceListener был удален, а другие прослушиватели не были добавлены в коллекцию Listeners, сообщения трассировки получены не будут. Дополнительные сведения см. в разделе прослушиватели трассировки.

В следующей таблице перечислены шесть членов класса Debug и методов класса Trace, которые записывают сведения трассировки.

Метод	Выходные данные
Assert	Указанный текст; если ничего не указано, то стек вызовов. Выходные данные записываются только в том случае, если условие, указанное в качестве аргумента в Assert инструкции, имеет значение false.
Fail	Указанный текст; если ничего не указано, то стек вызовов.
Write	Указанный текст.
WriteIf	Указанный текст, если удовлетворено условие, заданное в качестве аргумента в WriteIf инструкции.
WriteLine	Заданный текст и возврат каретки.
WriteLineIf	Указанный текст и символ возврата каретки, если удовлетворяется условие, заданное в качестве аргумента в WriteLineIf инструкции.

Источник