[發明專利]使用保留標記字段位的基于高速緩存的跟蹤重放斷點

在審

• 申請號: 201980043057.0
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN112368684A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: J·莫拉
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36;G06F12/126;G06F12/0802
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩

經由高速緩存執行斷點檢測包括：檢測存儲器訪問的出現，以及標識高速緩存的任何高速緩存行是否與關聯于存儲器訪問的地址相匹配。在確實有高速緩存行與關聯于存儲器訪問的地址相匹配時，斷點沒有被遇到。在沒有高速緩存行與關聯于存儲器訪問的地址相匹配時，實施例標識是否有任何高速緩存行在一個或多個標志位被忽略時與關聯于存儲器訪問的地址相匹配。在確實有高速緩存行在一個或多個標志位被忽略時與關聯于存儲器訪問的地址相匹配時，實施例執行斷點是否被遇到的檢查。否則，實施例處理高速緩存未命中。

背景技術

當在軟件應用的開發期間編寫代碼時，開發者通常花費大量時間“調試”代碼以找到代碼中的運行時錯誤。在這樣做時，開發者可以采取若干方法來對源代碼缺陷(bug)進行再現和本地化，諸如基于不同輸入來觀察程序的行為、插入調試代碼(例如，打印變量值、追蹤執行的分支等)、暫時移除代碼部分等。追蹤運行時錯誤以查明代碼缺陷可能會占用應用開發時間的很大一部分。

許多類型的調試應用(“調試器”)已經被開發以便協助開發者進行代碼調試過程。這些工具使開發者能夠跟蹤、可視化和改變計算機代碼的執行。例如，調試器可以將代碼指令的執行可視化、可以在代碼執行期間的各個時間呈現變量值、可以使開發者能夠改變代碼執行路徑、和/或可以使開發者能夠在感興趣的代碼元素上設置“斷點”和/或“觀察點”(當在執行期間到達時，其導致代碼的執行被暫停)等等。通常，“斷點”是指存儲可執行代碼的指定部分(例如，一行代碼、變量定義、函數定義等)的存儲器位置，而“觀察點”是指存儲數據的存儲器位置(例如，存儲變量、常量、數據結構等的值的存儲器位置)。為了簡化起見，術語“斷點”的使用是指斷點和觀察點兩者。

一種新興形式的調試應用啟用“時間旅行”、“反向”或“歷史”調試，其中程序的執行被跟蹤軟件和/或硬件記錄/跟蹤到一個或多個跟蹤文件中，然后該一個或多個跟蹤文件可以被用來稍后重放程序的執行以用于進行前向和后向分析。例如，“時間旅行”調試器可以使開發者設置前向斷點(像常規調試器那樣)以及反向斷點。

實現“時間旅行”調試器中的一個挑戰涉及如何以靈活和高效的方式檢測在重放跟蹤文件期間何時遇到了感興趣的存儲器地址(例如，對應于斷點)。已經被探索的一種用于在重放期間追蹤感興趣的存儲器地址的機制是使用處理器實現的硬件斷點。雖然性能出色，但是使用硬件斷點的缺點是嚴重限制了可以被并發監視的存儲器地址的數目。例如，INTEL x86架構僅提供了四個調試寄存器(即DR0至DR3)，以用于存儲要監視的存儲器地址。使用硬件斷點還具有將調試器實現固有地綁定到特定支持的硬件的缺點(例如，通過依賴x86調試寄存器)。

已經被探索的另一種機制是使用軟件斷點，其中訪問存儲器的每個被跟蹤的操作(例如，對存儲數據的存儲器的讀取或寫入，或從存儲程序代碼的存儲器執行的讀取/取得)被插裝有附加代碼指令，附加代碼指令檢查該訪問是否針對的是感興趣的存儲器地址。但是，插裝具有以下嚴重的缺點：使不管該存儲器訪問是否實際上對應于斷點，都要對每個存儲器訪問執行針對斷點出現的檢查。在許多環境中，被插裝的代碼指令的執行導致對于每個存儲器訪問使用數十至數百個附加的處理器周期，這對人類用戶可感知的重放性能產生重大不利影響。

發明人提出的在先解決方案通過使用高速緩存(例如，硬件或仿真處理器的高速緩存或一些其他高速緩存存儲器結構)作為斷點檢測的一部分，來解決前述挑戰。與插裝相比，這些解決方案極大地限制了執行斷點檢查所需的處理器周期的數目，并且在2017年01月13日提交的、題目為“EFFICIENT BREAKPOINT DETECTIONS VIA CACHES”的美國專利申請序列號15/405849中被描述。