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第4回 DTraceを使おう

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FreeBSD 7.1-RELEASEでは,OpenSolaris由来の強力なシステム監視環境である「DTrace」が使えるようになった。DTraceを使うと,システムの特定の動作を狙い撃ちで取り出して解析することができるので,デバッグやパフォーマンス向上のためのチューニングが楽になるという。今週はこの話題をとりあげよう。

OpenSolarisからの強力な助っ人

DTrace は,Sun Microsystemsによって開発された,システム解析を容易に行なうためのツール群である。たとえば,お使いのFreeBSDシステムが行う特定の動作を「プローブ(probe)」して,プローブが起動した瞬間に指定した解析作業を行って結果を見ることができるスグレモノの開発環境である。DTraceはCommon Development and Distribution Licenseというライセンスの元で配布が認められ,FreeBSD7系列では7.1-RELEASEから配布されるようになった。

一方,GNU General Public Licenceと矛盾するためGPLで保護されたモジュールとCDDLで保護されたモジュールは合法的にリンクできないとGNUの さまざまなライセンスとそれらについての解説というページに記載がある。Linuxではこれが障害となって現在のところ移植は好事家の趣味の範囲を超えられない。ZFS(Zettabyte File System)でも同様の問題が生じるようだが,幸いFreeBSDはCDDLライセンスは問題無く利用できるので,ありがたく利用させてもらおう。

インストールと使い方の学習

DTraceを利用するときに最も役立つ資料は,やはりSun Microsystemsが出す一次資料である。利用にあたっては, 「DTraceユーザーガイド」ならびに, 「Solaris動的トレースガイド」(「Solaris Dynamic Tracing Guide」の日本語訳)を熟読し,常に参照するようにしよう。

FreeBSDでDTraceを使うには,カーネルオプションで,DTraceフックを有効にして,カーネルを再構築する。カーネルソースを展開(DistributionとしてX-Kern-DeveloperやX-Developerなどを選ぶと自動的にKernelのソースが展開されているはず。)したインテル32ビット系CPUのマシン上で,

# cd /sys/i386/conf
# cp GENERIC MYCONF
# echo "options KDTRACE_HOOKS" >> MYCONF
# config MYCONF
Kernel build directory is ../compile/MYCONF
# cd ../compile/MYCONF
# make depend; make WITH_CTF=1 -j 3; make install
# shutdown -r now

とする。コンパイルの際,Compact C Typeを有効に必要があることに注意が必要だ。CTFを有効にし忘れると,チュートリアルにある最も基本的な操作の時点で動作しない。かなりマニアックで「しらんわー」と言いたくなるが仕方がない。

# dtrace -n BEGIN
dtrace: invalid probe specifier BEGIN: "/usr/lib/dtrace/psinfo.d", line 37: syntax error near "uid_t"

のようにエラーが出た人は,カーネルをもう一度作りなおす必要がある。

無事再起動がおわりログインした後,root権限でdtraceモジュールを読み込む。

# kldload dtraceall
This module (opensolaris) contains code covered by the
Common Development and Distribution License (CDDL)
see http://opensolaris.org/os/licensing/opensolaris_license/

ライセンス条項が表示されて,準備OKである。とりあえずチュートリアルのサンプルを順番に実行して,使い方に慣れていくとよいだろう。

【DTrace利用例】システムコールを解析する

DTraceでは,カーネルが特定の動作をしたときをプローブして,そのときのシステムの状況を解析することができる。ユーザプログラムからシステムコールを呼んだとき(entry),システムコールから帰ってくるとき(return)それぞれについて別々の動作を呼んでシステム解析をする。うまく使えばこれまでいちいちprintf()文を埋め込むといった,デバッグのための余計なコーディングをプログラムにほどこさなくてよいというわけだ。「システム解析」の内容を指示するためには,高級言語でプログラミングを行ないたいところだが,DTrace はその名もずばり,Dという名の言語でプログラミングをする。

特定のシステムコールが呼ばれた時に動く解析プログラムの基本的な形をリスト1に示す。

リスト1 DTrace スクリプトの基本形

/* 関数が呼ばれたとき */
syscall::システムコール名:entry
/ 絞り込み条件 /
{
	解析プログラム本体;
}

/* 関数から戻ってきたとき */
syscall::システムコール名:return
/ 絞り込み条件 /
{
	解析プログラム本体;
}

syscallプロバイダでシステムコールを監視でき,前半の例では特定のシステムコールが呼ばれたとき(entry),後半の例では特定のシステムコールから戻ってきたとき(return)に,それぞれ有効になる。

著者プロフィール

三田吉郎(みたよしお)

東京大学 大学院工学系研究科 電気系工学専攻准教授。講義「電気磁気学」「わかる電子回路」やマイクロマシン研究の傍ら,FreeBSDの普及,開発に尽力する。FreeBSD ports committer。国際派を自任し,2007~8年9月までフランス国立情報学研究所(INRIA)招聘教授。共著書に「FreeBSD徹底入門」(翔泳社),「FreeBSD Expert」など。

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