Valgrind

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valgrind
Entwickler Valgrind Entwickler [1]
Aktuelle Version 3.9.0
(31. Oktober 2013)
Betriebssystem Linux
Kategorie Software-Fehlerbereinigung
Lizenz GPL (Freie Software)
Deutschsprachig nein
www.valgrind.org

Valgrind (ˈvælɡrɪnd) ist eine Werkzeugsammlung zum Debuggen, Profilen und zur dynamischen Fehleranalyse von Programmen. Es werden grundsätzlich die Architekturen x86, AMD64, s390x, ARM, PPC32 und PPC64 unter den Betriebssystemen Linux, Android und Mac OS X unterstützt. Experimentelle Ports für FreeBSD und NetBSD existieren ebenfalls.

Ursprünglich entwickelt wurde Valgrind von dem Compilerbau-Spezialisten Julian Seward, der für diese Arbeit den Google-O'Reilly Open Source Award erhielt.

Namensherkunft[Bearbeiten]

Der Name Valgrind stammt aus der nordischen Mythologie und ist dort der Haupteingang nach Valhall.

Systemaufbau[Bearbeiten]

Die Werkzeugsammlung Valgrind besteht aus diversen Tools, die beim Aufruf des Programms ausgewählt werden können. Sie unterscheiden sich in erster Linie in ihrer Zielrichtung und ihrem Umfang.

Es können mit diesen Werkzeugen diverse sonst recht schwer zu lokalisierende Fehler gefunden werden, wie z. B. Feldgrenzenüberläufe oder Verwendung von uninitialisierten Variablen. Darüber hinaus lassen sich Performanceprobleme sehr gut analysieren und eingrenzen.

Valgrind ist ein kommandozeilen-orientiertes Programm, für das es diverse graphische Frontends gibt (Alleyoop, Gnogrind, KDevelop, Valgui, Valkyrie).

Systemrealisierung[Bearbeiten]

Valgrind ist im Kern eine virtuelle Maschine, welche Just-in-Time-Compilierung (JIT) benutzt. Nichts von dem zu debuggenden Programm läuft jemals direkt auf der Gast-CPU, stattdessen übersetzt Valgrind das Programm in einen temporären, einfacheren und plattform-unabhängigen Byte-Code, den sogenannten Vex IR (seit Version 3.x, vormals UCode). Nach der Konvertierung können verschiedene Valgrind-Tools diverse Transformationen vornehmen (z. B. Überwachen des Speichers oder Erstellen eines Ablauf-Profils), bevor Valgrind den neuen Code nimmt, in Maschinencode übersetzt und schließlich laufen lässt.

Zwar lässt die Konvertierung in den Vex IR und zurück ein Programm um ein Vielfaches langsamer laufen, dazu addieren sich dann noch die Zeiten der verschiedenen Werkzeuge, jedoch ist der Vex IR wesentlich geeigneter für das Debuggen und das Erstellen der Werkzeuge, und die langsame Ausführungszeit ist für die meisten Programme kein Problem. Hinzu kommt der Vorteil, dass das zu prüfende Programm nicht aufbereitet werden, ja nicht einmal im Quellcode vorliegen muss.

Werkzeuge[Bearbeiten]

  • Memcheck
  • Addrcheck (entfernt in 3.2.0)
  • Cachegrind
  • Massif
  • Helgrind
  • Lackey, Nulgrind
  • Callgrind
  • extern Cachegrind

Werkzeug: memcheck[Bearbeiten]

Das wichtigste Tool für das Debuggen von Programmen ist memcheck, welches folgende Fehler finden kann:

  • Benutzung von nicht initialisiertem Speicher
  • Lese- und Schreibzugriffe auf freigegebenen Speicher
  • Schreiben über die Speichergrenzen hinaus
  • Speicherlecks

Werkzeug: callgrind[Bearbeiten]

Für Messungen eines Programms ist callgrind interessant, welches umfangreiche Statistiken über das eingesetzte Programm ermittelt. Die Zahlen sind auf verschiedenen Systemen direkt miteinander vergleichbar, weil diese nicht die benötigte Ausführungszeit messen, sondern die Anzahl der CPU-Takte. Es gibt auch an, ob Algorithmen besonders schnell im Cache der CPU laufen können und wie oft es zu einem Hit oder Miss kommt. Die Größe der Caches kann man variieren, somit lassen sich verschiedene CPUs simulieren.

Werkzeug: helgrind[Bearbeiten]

Das Werkzeug helgrind (bis zur Version 2.2 und ab der Version 3.3.0) hilft bei der Suche nach kritischen Abschnitten und erleichtert das Debuggen mit Threads.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]