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通过DT10检测多任务阻塞死锁问题
创提信息
2021/10/08
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DT10是新一代的动态测试工具，可以长时间跟踪记录目标程序执行情况，获取目标程序动态执行数据，帮助进行难于重现的Bug错误分析，覆盖率检测，性能测试，变量跟踪，多任务程序等等功能。
VxWorks在国内航天军工、轨道交通等实时性要求较高的领域应用非常广泛，其提供多任务，中断等机制较好的满足实时嵌入式领域的需求，然而开发VxWorks多任务程序过程中，常常碰到令人头疼的多任务程序阻塞或死锁等问题，例如某个task所占用时间过长导致其他task不能正常执行等等问题。
本文介绍如何通过DT10检测和调试VxWorks程序多任务阻塞死锁相关问题。
一、VxWorks环境
启动FTP Server，并设置Users/rights…
启动VxWorks目标板，如下图所示VxWorks启动成功：
启动Target Server和Shell：
二、两个简单Tornado事例程序
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");
}
”
上述两段程序均使用了VxWorks库函数taskSpawn创建多个task。 multi_task.c文件中创建了三个task，task1, task2会设置标志isTask1Running, isTask2Running，当task1,task2结束后，task3才结束。Dead_lock.c文件中创建taskA, taskB，并通过信号量进行同步。当然，如果你仔细研究代码，这两段代码中，均存在某个task不能正常结束的情况。
下面我们将通过DT10提供的相关debug和测试的功能，帮助查找并定位相关问题。
三、创建DT10工程
在DT10中点击File->New创建一个工程，并设定工程名称，指定被测试文件目录和DT10工程存放路径，设定Connection方式（DT10支持多种与目标机的连接方式）为Ethernet(Without Tracer)，工程创建好后，如下图：
然后点击Plan->New Test Point Insertion…，对test.c文件自动插入FuncIn, FuncOut测试点。测试点插入完毕后，如下图。DT10除了支持FuncIn，FuncOut测试点，还支持CPU压力测试点，变量测试点，Event Trigger测试点等，帮助用户对系统的CPU，任务，变量等进行监控。
测试点插入后，我们在VxWorks构建环境Tornado中重新对上述项目进行编译链接，如下图：
四、执行程序并收集测试结果
1. 启动DT10监听测试结果程序，如下图：
2. 在Tornado Shell中启动被测试程序，直接在Shell中键入vxmain即可，如下图：
五、分析测试结果
通过DT10自动插入测试点，程序在执行过程中，在每个测试点位置，目标程序会发出一个信号告知DT10程序执行到该测试点，这样DT10收集所有测试日志数据后，然后通过DT10的分析功能，可以得到包括每个函数的执行时间，代码的覆盖率信息，以及程序执行路径等图形化报告，下面我们重点介绍通过DT10的哪些功能，帮助我们定位程序死锁或阻塞的问题。
1. 通过测试日志了解任务阻塞或死锁情况
首先我们看如何通过DT10的测试日志帮我们查找到任务死锁的问题。如下图，我们看到DT10的获取到的测试日志报告：
结论：通过DT10测试日志中的FuncIn, FuncOut测试点，很容易找到目标程序运行过程中是否存在某个任务或者函数被阻塞，这对于同时启动很多个task的程序而言，可以了解哪些任务是否存在阻塞情况。
2. 通过覆盖率信息查看任务函数执行完整情况
另外通过DT10的覆盖率信息，也可以从侧面了解某个函数或任务是否被执行完整，是否发生阻塞导致任务函数未退出。
结论：通过覆盖率测试，一方面，使得在软件测试过程中，可以帮助我们了解测试是否完整，测试用例是否存在遗漏，被测试代码是否存在冗余；另外一方面，覆盖率的信息对于我们调试代码也有一定的帮助；
3. 通过DT10的函数执行时间了解更多信息
通过DT10的函数执行时间报告，可以知道每个函数的执行时间，并且该执行时间精确到纳秒级，同时可以知道每个函数执行的次数。如下图：
我们看到该例程中，vxmain和taskB函数执行次数为1次，执行时间为883us和1116us，而taskA的执行次数为0，执行时间为0。这样对于程序员，即可重点关注taskA是否存在问题。除了本例程中这种情况，在实际程序中，程序中的任务可能会执行成千上万次，如果在DT10的函数执行时间报告中，发现某函数或者任务的某次执行时间特别长，举例，比如某个TaskC，执行次数为9999次，其中9998次的执行时间都为1ms左右，另外有一次执行时间却为30s，那么就需要仔细查看这一次30s函数执行过程是什么逻辑路径。通过DT10可以看到每次代码执行路径，从而精确查看为什么本次执行时间为30s，是否存在问题。这种情况在多任务程序中经常碰到，比如某个低优先级的任务可能被其它高优先级的任务阻塞，从而导致该任务执行时间变长。
结论：通过DT10了解每个函数执行时间，执行次数，以及每次执行过程中代码执行逻辑路径，从而帮助用户更细致的了解代码执行情况，帮助用户定位和分析代码中隐藏的bug。
上面重点对dead_lock.c的结果重点进行分析了，对于multi_task.c的分析类似。有兴趣试用并了解DT10的朋友可以联系我们申请试用。