TMPA-2015: Multi-Platform Approach to Reverse Debugging of Virtual Machines
0 likes2,152 views
Документ описывает мультиплатформенный метод обратной отладки виртуальных машин, который позволяет анализировать и отлаживать операционные системы без реального оборудования. Метод включает детерминированное воспроизведение работы системы и использует gdb для осуществления обратной отладки, что позволяет не влиять на выполнение гостевого кода. Реализация протестирована на различных архитектурах, включая x86 и ARM, и содержит информацию о работе с журналами инкрементов и патчами для улучшения производительности.
TMPA-2015: Multi-Platform Approach to Reverse Debugging of Virtual Machines
- 1. Мультиплатформенный метод обратной отладки виртуальных машин П. М. Довгалюк, М. А. Климушенкова, Д. С. Дмитриев В. А. Макаров Новгородский государственный университет
- 2. Отладка операционных систем 2 Падение системы Замедление работы Изменение поведения из-за отладочных методов
- 3. Отладка ОС с помощью кода внутри машины 3 Система должна функционировать Нельзя отладить любой выполняемый код Загрузочный код BIOS Нужно настраивать заранее Влияет на работу отлаживаемого кода
- 4. Отладка ОС через gdbserver в симуляторе 4 Не нужно сохранять дампы, чтобы их анализировать Можно подключиться в любой момент Даже при критическом сбое Даже до загрузки ОС Отладка без реального оборудования Отладка прошивки Отладка моделей оборудования Работает медленнее из-за виртуализации Ход работы может измениться из-за остановок
- 5. Идея воспроизведения работы системы 5 QEMU QEMU Результаты анализа Фаза записи Фаза воспроизведения ВМ Реальный мир
- 6. Применение детерминированного воспроизведения 6 Нет воздействия на гостевую систему при анализе Профилирование Анализ помеченных данных Отладка Трассировка
- 7. Запись/воспроизведение работы 7 Не нужно перенастраивать окружение Отладка редко проявляющихся ошибок Разделение записи и анализа Можно анализировать сетевые приложения, критичные к временным параметрам Обратная отладка через gdb Отладчик не влияет на ход работы гостевого кода Файл журнала можно переносить между машинами Воспроизведение ошибочных сценариев Распараллеливание анализа Отладка моделей устройств
- 8. Детерминированное воспроизведение и обратная отладка 8 Должна работать на всех платформах QEMU Протестирована для x86, x64,ARM, MIPS Отладка и анализ всей системы Ядро и BIOS Виртуальные устройства Во время воспроизведения можно переключиться на обычную работу
- 9. Воспроизведение в симуляторе 9 ЦП ОЗУ Диски Таймеры Виртуальные устройства Детерминированная часть TAP Socket libusb Журнал Winaudio Видео вывод Воспроизведение Запись Часы Slirp Мышь Клавиатура Реальный мир
- 10. Виртуальный таймер 10 Базовая реализация есть в QEMU Считает число выполненных инструкций Интерфейс не зависит от ЦП Увеличивается в начале каждого блока Корректно работало не на всех платформах Виртуальное время гостевой системы привязано к этому таймеру Замедление виртуальной машины замедляет и ход гостевого времени
- 11. Обратная отладка 11 Нужна для изучения того, что уже было Делаются снимки системы для возврата назад Ход воспроизведения “Перемотка” к раннему снимку
- 12. Обратная отладка 12 Команды GDB reverse-continue reverse-step reverse-stepi reverse-next reverse-nexti reverse-finish
- 13. Обратная отладка 13 int *p = malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p;
- 14. Обратная отладка 14 int *p = malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p; gdb> watch p gdb> reverse-continue
- 15. Обратная отладка 15 int *p = malloc(sizeof(int)); …………. p = NULL; …………. int a = *p; gdb> watch p gdb> reverse-continue 1234
- 16. Показатели работы записи/воспроизведения 16 Замедление при записи Замедление при воспроизведении Размер журнала, байт на 1000 инструкций i386 (Win) 31% 156% i386 (Debian) 41% 136% 21.9 ARM (Debian) 32% 191% 17.9 MIPS (Debian) 14% 139% 75.4
- 17. Результаты 17 Исправлены ошибки в реализации счетчика инструкций Найдено несколько ошибок реализации виртуальных процессоров с помощью воспроизведения Опубликованы патчи около 6000 LOC В QEMU 2.5 включено ядро воспроизведения Без блочных устройств, gdb, сети, USB
- 18. Зачем это нужно? 18 Детерминированная отладка виртуальных устройств ROR r8/r16 Некорректная обработка MMU faults Моделирование «железа»
- 19. Зачем это нужно? 19 Обратная отладка через GDB пользовательские приложения драйверы ядро ОС BIOS
- 20. Зачем это нужно? 20 Сбор данных трассировка инструкций обращения к памяти сетевой трафик Динамический анализ помеченные данные символьное выполнение