Reka bentuk pengendalian ralat yang berusia beberapa dekad dalam sistem seperti Unix terus mencipta cabaran penyahpepijatan yang ketara bagi pembangun yang bekerja dengan kernel Linux . Perbincangan terkini dalam komuniti pembangun telah menyerlahkan kekecewaan berterusan dalam menjejaki punca ralat sistem, terutamanya apabila berurusan dengan operasi kernel yang kompleks.
Sesi Penyahpepijatan Berbilang Minggu untuk Ralat Mudah
Salah satu contoh paling menarik yang dikongsi oleh pembangun melibatkan kes pelanggan di mana panggilan sistem tulis mengembalikan ENOSPC (Tiada ruang tersisa pada peranti), walaupun sistem fail nampaknya mempunyai ruang yang mencukupi. Penyiasatan untuk mencari di mana ralat ini bermula dalam kernel mengambil masa beberapa minggu untuk diselesaikan. Ini menyerlahkan had asas dalam cara Linux mengendalikan pelaporan ralat - sistem tidak merekodkan di mana dalam kernel sesuatu ralat ditetapkan atau dibangkitkan.
Cabaran ini berpunca daripada cara ralat merambat melalui kod kernel. Tidak seperti bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi yang mungkin mempunyai pengendalian pengecualian berstruktur, kernel Linux sering mengembalikan ralat sebagai nilai negatif, menjadikannya sukar untuk mengesan titik tepat di mana masalah pertama kali berlaku. Pembangun kerap terpaksa menambah banyak penyata cetak nyahpepijat di seluruh kod kernel, memerlukan kompilasi semula kernel dan but semula sistem antara setiap percubaan penyahpepijatan.
*ENOSPC: Kod ralat sistem yang bermaksud Tiada ruang tersisa pada peranti, biasanya dikembalikan apabila peranti storan kehabisan ruang yang tersedia.
Perdebatan Falsafah Reka Bentuk errno
Punca kesukaran penyahpepijatan ini dapat dikesan kembali kepada falsafah reka bentuk Unix asal dari tahun 1970-an, khususnya penggunaan pembolehubah errno global. Sistem ini direka dengan mengutamakan kecekapan - errno hanya ditetapkan apabila ralat berlaku, dan panggilan sistem yang berjaya tidak membersihkannya. Pendekatan ini meminimumkan overhed pada sistem yang terhad sumber seperti PDP-11 .
Walau bagaimanapun, pilihan reka bentuk ini telah menjadi lapuk. Pembangun moden berpendapat bahawa walaupun pendekatan ini masuk akal pada tahun 1970-an apabila sumber pengkomputeran amat terhad, ia mencipta kerumitan yang tidak perlu dalam persekitaran hari ini. Sifat global errno boleh membawa kepada situasi di mana ralat sebelumnya menyamarkan atau mengelirukan usaha penyahpepijatan semasa, terutamanya dalam aplikasi kompleks dengan berbilang panggilan sistem.
Kami mempunyai kes pelanggan sebenar baru-baru ini di mana panggilan tulis mengembalikan ENOSPC, walaupun sistem fail nampaknya tidak kehabisan ruang, dan mencari tempat di mana ralat itu dibangkitkan adalah perjalanan berbilang minggu.
Contoh Panggilan Sistem yang Bermasalah
- getpriority(): Boleh mengembalikan -1 secara sah semasa berjaya, memerlukan pemeriksaan errno
- sched_yield(): Boleh mengembalikan -1 secara sah semasa berjaya, memerlukan pemeriksaan errno
- strtol(): Mengembalikan LONG_MAX untuk kedua-dua limpahan dan nilai maksimum yang sah
- getservbyname(): Mengembalikan NULL untuk kedua-dua ralat dan apabila item tidak dijumpai
Pendekatan Alternatif dan Penyelesaian Moden
Perbincangan telah mendedahkan bahawa sesetengah pembangun telah menemui penyelesaian menggunakan alat penyahpepijatan kernel dan perisian analisis statik. Alat seperti Coverity , penganalisis statik clang , dan cppcheck boleh menangkap beberapa pepijat berkaitan errno semasa pembangunan. Walau bagaimanapun, penyelesaian ini memerlukan persediaan tambahan dan kepakaran yang tidak dimiliki oleh banyak pasukan pembangunan.
Menariknya, perpustakaan pthread dalam sistem POSIX sebenarnya menggunakan pendekatan yang lebih moden - fungsi pthread mengembalikan ralat secara langsung daripada menggunakan pembolehubah errno global. Ini menunjukkan bahawa walaupun dalam sistem yang sama, terdapat pengiktirafan bahawa corak pengendalian ralat yang lebih baik wujud.
Sesetengah pembangun juga telah menyatakan bahawa panggilan sistem tertentu seperti getpriority() dan sched_yield() boleh mengembalikan -1 dengan sah semasa berjaya, menjadikan pengesanan ralat lebih kompleks lagi dan memerlukan pemeriksaan errno yang teliti.
Alat Penyahpepijatan Ralat Linux Biasa
- Coverity: Alat analisis statik yang boleh menangkap pepijat berkaitan errno dengan pemeriksa MISRA atau CERT diaktifkan
- penganalisis statik clang: Analisis kod sumber mendalam melalui arahan scan-build
- cppcheck: Alat analisis statik sumber terbuka untuk kod C/C++
- pc-lint: Alat analisis statik komersial
- PVS-Studio: Alat analisis statik komersial dengan keupayaan pengesanan ralat errno
Jalan Ke Hadapan
Walaupun mengubah tingkah laku asas Unix akan merosakkan perisian sedia ada selama beberapa dekad, perbincangan komuniti menunjukkan terdapat pengiktirafan yang semakin meningkat bahawa instrumentasi dan alat penyahpepijatan yang lebih baik diperlukan. Kernel tidak mempunyai budaya pengelogan nyahpepijat yang komprehensif apabila ralat berlaku, meninggalkan pembangun untuk menginstrumen kod secara manual semasa penyelesaian masalah.
Perdebatan ini mencerminkan ketegangan yang lebih luas dalam pembangunan perisian antara mengekalkan keserasian ke belakang dan menggunakan pendekatan yang lebih moden dan mesra pembangun. Memandangkan kos penyelenggaraan perisian terus meningkat, faedah prestasi yang pada asalnya mewajarkan keputusan reka bentuk ini mungkin tidak lagi mengatasi kerumitan penyahpepijatan mereka.
Buat masa ini, pembangun yang bekerja dengan kod kernel Linux mesti terus menavigasi cabaran ini menggunakan alat dan teknik yang tersedia, sambil berharap untuk penambahbaikan beransur-ansur dalam infrastruktur penyahpepijatan kernel.