Linux программирование в примерах - Арнольд Роббинс

15.4.2.3. Добавьте код журналирования

Часто бывает так, что программа вашего приложения работает на системе, на которой вы не можете использовать отладчик (как в случае сайта клиента). В таком случае вашей целью является возможность проверки внутреннего состояния программы, но извне. Единственным способом сделать это является заставить саму программу предоставить для вас эту информацию. Для этого существует множество способов.

• Всегда записывайте сведения в специфический файл. Это простейший способ: программа всегда записывает регистрационную информацию. Затем вы можете при возможности просмотреть файл.

Недостаток в том, что в какой-то момент регистрационный файл займет все дисковое пространство. Следовательно, у вас должны быть несколько файлов журналов, причем программа периодически должна переключаться между ними. Брайан Керниган рекомендует называть файлы журнала по дням недели: myapp.log.sun, myapp.log.mon и т.д. Преимуществом здесь является то, что вам не придется вручную удалять старые файлы; вы бесплатно получаете недельную стоимость файлов журналов.

• Записывайте в файл журнала лишь тогда, когда он уже существует. При запуске ваша программа записывает сведения в файл журнала, если он существует. В противном случае записи не происходит. Чтобы включить журналирование, сначала создайте пустой файл журнала.

• Используйте для сообщений фиксированный формат, который можно легко анализировать с помощью языков сценариев, таких, как awk или Perl, для создания сводок и отчетов.

• В качестве альтернативы можно создать какую-нибудь разновидность XML, который является самоописывающимся и допускающим преобразование в другие форматы. (Мы не являемся большими поклонниками XML, но вас это не должно останавливать).

• Для журналирования используйте syslog(); конечное расположение сообщений журналирования может контролироваться системным администратором, (syslog() является довольно продвинутым интерфейсом; см. справочную страницу syslog(3)).

Выбор того, как регистрировать сведения, является, конечно, легкой частью. Трудной частью является выбор того, что регистрировать. Как и в остальных случаях разработки программ, стоит подумать, прежде чем программировать. Записывайте сведения о критических переменных. Проверьте их значения, чтобы убедиться, что они в приемлемом диапазоне или в других отношениях ведут себя, как ожидается. Записывайте исключительные условия; если появляется что-то, что не должно было, зарегистрируйте это и при возможности продолжайте исполнение.

Ключом является регистрация лишь тех сведений, которые вам нужны для отслеживания проблем, не больше и не меньше.

15.4.2.4. Файлы отладки времени исполнения

В предыдущей жизни мы работали для начинающей компании с двоичными исполняемыми файлами продукта, установленными на сайтах клиентов. Подключить отладчик к запущенной копии программы или запустить ее из отладчика на системе клиента было невозможно. Главный компонент продукта запускался не непосредственно из командной строки, а опосредованно, через сценарии оболочки, которые проделывали значительную первоначальную настройку.

Чтобы заставить программу выдавать при запуске журналируемые сведения, мы пришли к идее специальных отладочных файлов. Когда файл с определенным именем находился в определенном каталоге, программа выдавала бы информационные сообщения в файл журнала, который мы могли бы затем загрузить и проанализировать. Такой код выглядит следующим образом:

struct stat sbuf;

extern int do_logging; /* инициализировано нулями */

if (stat("/path/to/magic/.file", &sbuf) == 0)

 do_logging = TRUE;

...

if (do_logging) {

 /* здесь код журналирования: открытие файла, запись, закрытие и

  * т.д. * /

}

Вызов stat() происходил для каждого задания, которое выполняла программа. Таким образом, мы могли динамически включать и отключать журналирование без необходимости останавливать и повторно запускать приложение!

Как и в случае с отладочными опциями и переменными, в этом предмете имеется множество вариаций: различные файлы, которые запускают журналирование информации о различных подсистемах, директивы отладки, добавляемые в сам отладочный файл и т.д. Как и со всеми возможностями, следует планировать схему того, что вам будет нужно, а затем чисто ее реализовывать, вместо того, чтобы набросать какой-нибудь быстрый и грязный код в 3 часа пополудни (к сожалению, довольно типичная возможность в начинающих компаниях).

ЗАМЕЧАНИЕ. Не все то золото, что блестит. Специальные отладочные файлы являются лишь одним примером методик, известных как лазейки (back doors) — один или более способов выполнения разработчиками недокументированных вещей с программой, обычно с бесчестными намерениями. В нашем примере лазейка была исключительно доброкачественной. Но беспринципный разработчик легко мог бы устроить создание и загрузку скрытой копии списка клиентов, картотеки персонала или других важных данных. По одной этой причине вы должны серьезно подумать, применима ли эта методика в вашем приложении.

15.4.2.5. Добавьте специальные ловушки для контрольных точек

Часто проблема может быть воспроизводимой, но лишь после того, как программа сначала обработает многие мегабайты вводимых данных. Или, хотя вы и знаете, какая функция вызывает сбой, он возникает лишь после вызова этой функции сотни или даже тысячи раз.

Это большая проблема, когда вы работаете в отладчике. Если вы установите контрольную точку на вызывающую сбой процедуру, вам придется набирать команду continue и нажимать ENTER сотни или тысячи раз, чтобы привести программу в состояние перед сбоем. Это по меньшей мере утомительно и способствует появлению ошибок! Это может оказаться даже таким трудным, что вы захотите отказаться от этого, даже не начав.

Решение заключается в добавлении специальных отладочных функций «ловушек» («hook»), которые ваша программа может вызвать при приближении к интересующему вас состоянию.

Например, предположим, что вы знаете, что функция check_salary() вызывает сбой, но лишь когда она вызвана 1427 раз. (Мы не смеемся над вами; в свое время нам пришлось наблюдать довольно странные вещи.)

Чтобы перехватить check_salary() до того, как она завершится неудачей, создайте специальную фиктивную функцию, которая ничего не делает и просто возвращается, затем сделайте так, чтобы check_salary() вызывала ее как раз перед 1427-м своим вызовом:

/* debug_dummy --- отладочная функция-ловушка */

void debug_dummy(void) { return; }

struct salary *check_salary(void) {

 /* ...здесь описания настоящих переменных... */

 static int count = 0; /* для отладки */

 if (++count == 1426)

  debug_dummy();

 /* ...оставшаяся часть кода... */

}

Теперь из GDB установите контрольную точку в debug_dummy(), а затем запустите программу обычным способом:

(gdb) break debug_dummy /* Установить контрольную точку для фиктивной функции */

Breakpoint 1 at 0x8055885: file whizprog.c, line 3137.

(gdb) run /* Запуск программы */

По достижении контрольной точки для debug_dummy() вы можете установить вторую контрольную точку для check_salary() и продолжить исполнение:

(gdb) run /* Запуск программы */

Starting program: /home/arnold/whizprog

Breakpoint 1, debug_dummy() at whizprog.c, line 3137

3137 void debug_dummy(void) { return; } /* Достижение контрольной точки */

(gdb) break check_salary

 /* Установить контрольную точку для интересующей функции */

Breakpoint 2 at 0x8057913: file whizprog.c, line 3140.

(gdb) cont

По достижении второй контрольной точки программа готова завершиться неудачей, и вы можете пошагово ее пройти, делая все необходимое для отслеживания проблемы.

Вместо использования фиксированной константы ('++count == 1426') можно использовать глобальную переменную, которая устанавливается отладчиком в любое нужное вам значение. Это дает возможность избежать перекомпилирования программы

Для gawk мы пошли на один шаг дальше и внесли возможность отладочной ловушки в язык, так что функция ловушки могла быть вызвана из программы awk. При компилировании для отладки доступна специальная ничего не делающая функция stopme(). Эта функция, в свою очередь, вызывает функцию С с тем же названием. Это позволяет нам поместить вызовы stopme() в завершающуюся неудачей программу awk непосредственно перед сбойным участком. Например, если gawk выдает ошибочные результаты для программы awk в 1200-й вводимой записи, мы можем добавить в программу awk строку, подобную этой: