Go语言编程通过dwarf获取内联函数

dwarf组成

dwarf 由 The Debugging Information Entry 。

type Entry struct {
    Offset   Offset
    Tag      Tag // 描述其类型
    Children bool
    Field    []Field // 包含的字段
}

不同的 entry 有不同的类型:

  • tag compile unit, 在 go 中就表示一个 package 下的所有源代码文件。
  • tag sub program, 表示函数

一个 entry 有不同的 attr:

  • AT_low_pc, AT_high_pc 分别代表函数的 起始/结束 PC地址
  • AttrName 表示名字

对于函数:

package s
    func Leaf(lx, ly int) int {
        return (lx << 7) ^ (ly >> uint32(lx&7))
    }
    func Top(tq int) int {
        var tv [10]int
        tr := Leaf(tq-13, tq+13)
        return tr + tv[tr&3]
    }

对应的 entry:

DW_TAG_complication_unit{ // package s
DW_TAG_subprogram {
      DW_AT_name:            s.Top
      DW_TAG_formal_parameter {
         DW_AT_name:         tq  // 参数名
         DW_AT_type:         ... // 参数类型
      }  
   }
}   

如何将 addr 转换为行号

  • seekpc 返回该 pc 对应的 complication unit。(类似于线性搜索,并且下一次调用 seekpc,会在上一次的之后开始搜索,所以 pc 最好需要排序)
  • dwarf.Reader.Next() 将会循环读取 entry,如果是函数并且地址在范围内,就认为找到了对应 address 的函数名。
  • dwarf line reader 将会返回该 complication unit 对应的 line 信息。
// go1.19/src/cmd/pprof/pprof.go:300
func pctoLine(f *elf.File, pc uint64) []driver.Frame {
	dwarf, _ := f.DWARF()
	r := dwarf.Reader()
	unit, _ := r.SeekPC(pc)
	lines, _ := dwarf.LineReader(unit)
	var lentry godwarf.LineEntry
	if err := lines.SeekPC(pc, &lentry); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	// Try to find the function name.
	name := ""
FindName:
	for entry, err := r.Next(); entry != nil && err == nil; entry, err = r.Next() {
		if entry.Tag == godwarf.TagSubprogram {
			ranges, err := dwarf.Ranges(entry)
			if err != nil {
				log.Fatal(err)
			}
			for _, pcs := range ranges {
				if pcs[0] <= pc && pc < pcs[1] {
					var ok bool
					// TODO: AT_linkage_name, AT_MIPS_linkage_name.
					name, ok = entry.Val(godwarf.AttrName).(string)
					if ok {
						break FindName
					}
				}
			}
		}
	}
	frames := []driver.Frame{
		{
			Func: name,
			File: lentry.File.Name,
			Line: lentry.Line,
		},
	}
	return frames
}

内联函数

使用 pprof 获取地址:

其中 simplify1 是被内联的函数。

2152: 0x5a51a8 M=1 regexp/syntax.simplify1 /usr/local/go1.18/go/src/regexp/syntax/simplify.go:148 s=0
             regexp/syntax.(*Regexp).Simplify /usr/local/go1.18/go/src/regexp/syntax/simplify.go:100 s=0

调用栈:

使用正常的方式获取地址:

被内联的函数消失了,但是行号还是正确的。

regexp/syntax.(*Regexp).Simplify /usr/local/go1.18/go/src/regexp/syntax/simplify.go 148

如何展开内联函数

inline 内联设计:go.googlesource.com/proposal/+/…

如果我们有一个函数:

package s
    func Leaf(lx, ly int) int {
        return (lx << 7) ^ (ly >> uint32(lx&7))
    }
    func Top(tq int) int {
        var tv [10]int
        tr := Leaf(tq-13, tq+13)
        return tr + tv[tr&3]
    }

那么对于 top 这个程序,我们会包含以下 entry:

  • tag_subprogram: 表示 top 这个函数
  • tag_subprogram: 表示 leaf 这个内联函数的抽象(含有函数名,不含有地址范围)
  • TAG_inlined_subroutine: 表示 leaf 这个内联函数的实体。(包含地址范围等信息)
DW_TAG_subprogram {
      DW_AT_name:            s.Top
      DW_TAG_formal_parameter {
         DW_AT_name:         tq
         DW_AT_type:         ...
      }
// abstract inline function
DW_TAG_subprogram {   // offset: D1
      DW_AT_name:            s.Leaf
      DW_AT_inline : DW_INL_inlined (not declared as inline but inlined)
      ...
      DW_TAG_formal_parameter {   // offset: D2
         DW_AT_name:         lx
         DW_AT_type:         ...
      }
      DW_TAG_formal_parameter {    // offset: D3
         DW_AT_name:         ly
         DW_AT_type:         ...
      }
      ...
   }
      // inlined body of 'Leaf'
      DW_TAG_inlined_subroutine {
         DW_AT_abstract_origin: // reference to D1 above
         DW_AT_call_file: 1
         DW_AT_call_line: 15
         DW_AT_ranges         : ...
         DW_TAG_formal_parameter {
            DW_AT_abstract_origin: // reference to D2 above
            DW_AT_location:        ...
         }
         DW_TAG_formal_parameter {
            DW_AT_abstract_origin: // reference to D3 above
            DW_AT_location:        ...
         }
      }
   }

因此,通过 pc 地址不断的循环遍历 inline_subroutine 这种类型的 entry,我们就可以获取所有的内联函数。

func inlineStackInternal(stack []*godwarf.Tree, n *godwarf.Tree, pc uint64) []*godwarf.Tree {
	switch n.Tag {
	case dwarf.TagSubprogram, dwarf.TagInlinedSubroutine, dwarf.TagLexDwarfBlock:
		if pc == 0 || n.ContainsPC(pc) {
			for _, child := range n.Children {
				stack = inlineStackInternal(stack, child, pc)
			}
			if n.Tag == dwarf.TagInlinedSubroutine {
				stack = append(stack, n)
			}
		}
	}
	return stack
}

然后,我们通过该 entry 的 AbstractOrigin 字段,获取 abstract function,然后就可以得到函数名。

abstractOrigin := f.abstractSubprograms[e.Val(dwarf.AttrAbstractOrigin).(dwarf.Offset)]

使用 parca 展开内联函数

使用 parca 获取内联:

package main
import (
	"debug/elf"
	"log"
	"os"
	"strconv"
	parcadwarf "github.com/parca-dev/parca/pkg/symbol/addr2line"
	"github.com/parca-dev/parca/pkg/symbol/demangle"
)
func main() {
	f, _ := elf.Open(os.Args[1])
	debug, _ := parcadwarf.DWARF(nil, f, demangle.NewDemangler("simple", false))
	pc, _ := strconv.ParseUint(os.Args[2], 16, 64)
	log.Println(debug.PCToLines(pc))
}

pprof raw 的输出,该 address fe1475 总共代表三个函数:

1951: 0xfe1475 M=1 google.golang.org/grpc/metadata.Join /home/gitlab-runner/go/pkg/mod/google.golang.org/grpc@v1.48.0/metadata/metadata.go:141 s=0
             google.golang.org/grpc/metadata.MD.Copy /home/gitlab-runner/go/pkg/mod/google.golang.org/grpc@v1.48.0/metadata/metadata.go:92 s=0
             go.opentelemetry.io/contrib/instrumentation/google.golang.org/grpc/otelgrpc.UnaryServerInterceptor.func1 /home/gitlab-runner/go/pkg/mod/go.opentelemetry.io/contrib/instrumentation/google.golang.org/grpc/otelgrpc@v0.33.0/interceptor.go:304 s=0

输出:

./dwarf/dwarf /home/data/server/otel-collector/data/otelcol-contrib  fe1475
[{297 name:"go.opentelemetry.io/contrib/instrumentation/google.golang.org/grpc/otelgrpc.UnaryServerInterceptor.func1" filename:"/home/gitlab-runner/go/pkg/mod/go.opentelemetry.io/contrib/instrumentation/google.golang.org/grpc/otelgrpc@v0.33.0/interceptor.go"} {138 name:"?" filename:"/home/gitlab-runner/go/pkg/mod/google.golang.org/grpc@v1.48.0/metadata/metadata.go"} {92 name:"?" filename:"/home/gitlab-runner/go/pkg/mod/google.golang.org/grpc@v1.48.0/metadata/metadata.go"}]

parca 输出有以下问题

  • 无法正确的获取内联的函数名
  • 内联函数的行号不正确。
  • 内联函数顺序不对

对于第一个问题,其实是 parca 只会将 pc 地址表示的当前 complication unit 进行内联函数映射。

对于途中就是 interceptor 这个库。

而内联的函数在 meatadata 这个库,所以无法正确的获取函数名。

对于第二个问题,由于内联函数展开后,获取的是 DW_TAG_subprogram,它映射一个范围内的地址,自然也无法精确的获取行号。

对于第三个问题,parca 写错了。

以上就是Go语言编程通过dwarf获取内联函数的详细内容,更多关于Go dwarf获取内联函数的资料请关注其它相关文章!

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发布时间 2022-11-24 06:03:57
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