服务器调试(服务器调试口)

　　在上一篇中我分析了CoreCLR中GC的内部处理，

　　在这一篇我将使用LLDB实际跟踪CoreCLR中GC， 如何使用LLDB调试CoreCLR的介绍可以看:

微软官方的文档，地址

我在第3篇中的介绍，地址

LLDB官方的入门文档，地址

源代码

　　本篇跟踪程序的源代码如下:

　　usingSystem; usingSystem.Runtime.InteropServices; namespaceConsoleApplication{ publicclassProgram{ publicclassClassA{ } publicclassClassB{ } publicclassClassC{ } publicstaticvoidMain(string[] args) { vara = newClassA(); { varb = newClassB(); } varc = newClassC(); GCHandle handle = GCHandle.Alloc(c, GCHandleType.Pinned); IntPtr address = handle.AddrOfPinnedObject(); Console.WriteLine(( long)address); GC.Collect(); Console.WriteLine( "first collect completed"); c = null; GC.Collect(); Console.WriteLine( "second collect completed"); GC.Collect(); Console.WriteLine( "third collect completed"); } }} 准备调试

　　环境和我的第三篇文章一样，都是ubuntu 16.04 LTS，首先需要发布程序:

　　dotnetpublish

　　发布程序后，把自己编译的coreclr文件覆盖到发布目录中:

　　复制coreclr/bin/Product/Linux.x64.Debug下的文件到程序目录/bin/Debug/netcoreapp1.1/ubuntu.16.04-x64/publish下。

　　请不要设置开启服务器GC，一来是这篇文章分析的是工作站GC的处理，二来开启服务器GC很容易导致调试时死锁。

　　进入调试

　　准备工作完成以后就可以进入调试了

　　cd 程序目录 /bin/Debug /netcoreapp1.1/ubuntu .16.04-x64/publishlldb -3.6程序名称

　　首先设置gc主函数的断点，然后运行程序

　　bgc1r

　　我们停在了gc1函数，现在可以用bt来看调用来源

　　这次是手动触发GC，调用来源中 了GCInterface::Collect和JIT生成的函数

　　需要显示当前的本地变量可以用fr v，需要打印变量或者表达式可以用p

　　现在用n来步过，用s来步进继续跟踪代码

　　进入标记阶段

　　在上图的位置中用s命令即可进入mark_phase，继续步过到下图的位置

　　这时先让我们看下堆中的对象，加载CoreCLR提供的LLDB插件

　　plugin loadlibsosplugin.so

　　插件提供的命令可以查看这里的文档

　　执行dumpheap查看堆中的状态

　　执行dso查看堆和寄存器中引用的对象

　　执行dumpobj查看对象

　　在这一轮gc中对象a b c都会存活下来，

　　可能你会对为什么b能存活下来感到惊讶，对象b的引用分配在栈上，即时生命周期过了也不一定会失效(rsp不会移回去)

　　br s -n Promote- c"(long)*ppObject == 0x00007fff5c01a2b8"# -n 名称 - c条件 c# 继续执行

　　接下来步进mark_object_simple函数，然后步进gc_mark1函数

　　me re -s8 -c3 -fx o # 显示地址中的内存，8个字节一组，3组，hex格式，地址是op ( (CObjectHeader*)o)-IsMarked() # 显示对象是否标记存活

　　我们可以清楚的看到标记对象存活设置了MethodTable的指针|= 1

　　现在给PinObject下断点

　　br s -n PinObject- c"(long)*pObjRef == 0x00007fff5c01a1a0"c

　　可以看到只是调用Promote然后传入GC_CALL_PINNED

　　继续步进到if (flags GC_CALL_PINNED)下的pin_object

　　可以看到pinned标记设置在同步索引块中

　　进入计划阶段

　　进入计划阶段后首先打印一下各个代的状态

　　pgeneration_table

　　使用这个命令可以看到gen 0 ~ gen 3的状态，最后一个元素是空元素不用在意

　　继续步过下去到下图的这一段

　　在这里我们找到了一个plug的开始，然后枚举已标记的对象，下图是擦除marked和pinned标记的代码

　　在这里我们找到了一个plug的结束

　　如果是Full GC或者不升代，在处理第一个plug之前就会设置gen 2的计划代边界

　　模拟压缩的地址

　　如果x越过原来的gen 0的边界，设置gen 1的计划代边界(原gen 1的对象变gen 2)，

　　如果不升代这里也会设置gen 0的计划代边界

　　模拟压缩后把原地址与压缩到的地址的偏移值存到plug信息(plug前的一块内存)中

　　构建plug树

　　设置brick表，这个plug树跨了6个brick

　　如果升代，模拟压缩全部完成后设置gen 0的计划代边界

　　接下来如果不动里面的变量，将会进入清扫阶段(不满足进入压缩阶段的条件)

　　进入清扫阶段

　　这次为了观察对象c如何被清扫，我们进入第二次gc的make_free_lists

　　b make_free_lists c

　　处理当前brick中的plug树

　　前面看到的对象c的地址是0x00007fff5c01a2e8，这里我们就看对象c后面的plug是如何处理的

　　br s -f gc.cpp -l 23070- c"(long)tree 0x00007fff5c01a2e8"c

　　我们可以看到plug 0x00007fff5c01a300前面的空余空间中 了对象c，空余空间的开始地址就是对象c

　　接下来就是在这片空余空间中创建free object和加到free list了，

　　这里的大小不足( min_free_list)所以只会创建free object不会加到free list中

　　设置代边界，之前计划阶段模拟的计划代边界不会被使用

　　清扫阶段完成后这次的gc的主要工作就完成了，接下来让我们看重定位阶段和压缩阶段

　　进入重定位阶段

　　使用上面的程序让计划阶段选择压缩，需要修改变量，这里重新运行程序并使用以下命令

　　b gc.cpp: 22489cexpr should_compact = true

　　n步过到下图的位置，s步进到relocate_phase函数

　　到这个位置可以看到用了和标记阶段一样的GcScanRoots函数，但是传入的不是Promote而是Relocate函数

　　接下来下断点进入Relocate函数

　　b Relocatec

　　GCHeap::Relocate函数不会重定位子对象，只是用来重定位来源于根对象的引用

　　一直走到这个位置然后进入gc_heap::relocate_address函数

　　根据原地址和brick table找到对应的plug树

　　搜索plug树中old_address所属的plug

　　根据plug中的reloc修改指针地址

　　现在再来看relocate_survivors函数，这个函数用于重定位存活下来的对象中的引用

　　b relocate_survivors c

　　接下来会枚举并处理brick，走到这里进入relocate_survivors_in_brick函数，这个函数处理单个brick中的plug树

　　递归处理plug树种的各个节点

　　走到这里进入relocate_survivors_in_plug函数，这个函数处理单个plug中的对象

　　图中的这个plug结尾被下一个plug覆盖过，需要特殊处理，这里继续进入relocate_shortened_survivor_helper函数

　　当前是unpinned plug，下一个plug是pinned plug

　　枚举处理plug中的各个对象

　　如果这个对象结尾未被覆盖，则调用relocate_obj_helper重定位对象中的各个成员

　　如果对象结尾被覆盖了，则调用relocate_shortened_obj_helper重定位对象中的各个成员

　　在这里成员如果被覆盖会调用reloc_ref_in_shortened_obj修改备份数据中的成员，但是因为go_through_object_nostart是一个macro这里无法调试内部的代码

　　接下来我们观察对象a的地址是否改变了

　　重新运行并修改should_compact变量

　　b gc.cpp: 22489rexpr should_compact = trueplugin loadlibsosplugin.sodso

　　我们可以看到对象a的地址在0x00007fff5c01a2b8，接下来给relocate_address函数下断点

　　br s -n relocate_address - c"(long)(*pold_address) == 0x00007fff5c01a2b8"c

　　我们可以看到地址由0x00007fff5c01a2b8变成了0x00007fff5c0091b8

　　接下来一直跳回plan_phase，下图可以看到重定位阶段完成以后新的地址上仍无对象，重定位阶段只是修改了地址并未复制内存，直到压缩阶段完成以后对象才会在新的地址

　　接下来看压缩阶段

　　进入压缩阶段

　　在重定位阶段完成以后走到下图的位置，步进即可进入压缩阶段

　　枚举brick table

　　处理单个brick table中的plug树

　　根据下一个tree的gap计算last_plug的大小

　　处理单个plug中的对象

　　上面的last_plug是pinned plug所以不移动，这里找了另外一个会移动的plug

　　下图可以看到整个plug都被复制到新的地址

　　这里再找一个结尾被覆盖过的plug看看是怎么处理的

　　首先把被覆盖的结尾大小加回去

　　然后把被覆盖的内容临时恢复回去

　　复制完再把覆盖的内容交换回来，因为下一个plug还需要用

　　最终在recover_saved_pinned_info会全部恢复回去

　　参考链接

　　https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/Documentation/botr/garbage-collection.md

　　https://github.com/dotnet/coreclr/blob/release/1.1.0/Documentation/building/linux-instructions.md

　　https://github.com/dotnet/coreclr/blob/release/1.1.0/Documentation/building/debugging-instructions.md

　　http://lldb.llvm.org/tutorial.html

　　http://lldb.llvm.org/lldb-gdb.html

　　写在最后

　　这一篇中我列出了几个gc中比较关键的部分，但是还有成千上百处可以探讨的部分，

　　如果你有兴趣可以自己试着用lldb调试CoreCLR，可以学到很多文档和书籍之外的知识，

　　特别是对于CoreCLR这种文档少注释也少的项目，掌握调试工具可以大幅减少理解代码所需的时间

　　写完这一篇我将暂停研究GC，下一篇开始会介绍JIT相关的内容，敬请期待

　　相关文章：

《代码的未来》读书笔记：内存管理与GC那点事儿

CoreCLR源码探索(一) Object是什么

CoreCLR源码探索(二) new是什么

CoreCLR源码探索(三) GC内存分配器的内部实现

.NET跨平台之旅：corehost 是如何加载 coreclr 的

.NET CoreCLR开发人员指南(上)

　　原文地址：http://www.cnblogs.com/zkweb/p/6626947.html

　　.NET社区新闻，深度好文，微信中搜索dotNET跨平台或扫描二维码关注