mono/mini/xdebug.c

   1 /*
   2  * xdebug.c: Support for emitting gdb debug info for JITted code.
   3  *
   4  * Author:
   5  *   Zoltan Varga (vargaz@gmail.com)
   6  *
   7  * (C) 2010 Novell, Inc.
   8  */
   9
  10 /*
  11  * This works as follows:
  12  * - the runtime writes out an xdb.s file containing DWARF debug info.
  13  * - the user calls a gdb macro
  14  * - the macro compiles and loads this shared library using add-symbol-file.
  15  *
  16  * This is based on the xdebug functionality in the Kaffe Java VM.
  17  *
  18  * We emit assembly code instead of using the ELF writer, so we can emit debug info
  19  * incrementally as each method is JITted, and the debugger doesn't have to call
  20  * into the runtime to emit the shared library, which would cause all kinds of
  21  * complications, like threading issues, and the fact that the ELF writer's
  22  * emit_writeout () function cannot be called more than once.
  23  * GDB 7.0 and later has a JIT interface.
  24  */
  25
  26 #include "config.h"
  27 #include <glib.h>
  28 #include "mini.h"
  29
  30 #if !defined(DISABLE_AOT) && !defined(DISABLE_JIT)
  31 #include <sys/types.h>
  32 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  33 #include <unistd.h>
  34 #endif
  35 #ifdef HAVE_STDINT_H
  36 #include <stdint.h>
  37 #endif
  38 #include <fcntl.h>
  39 #include <ctype.h>
  40 #include <string.h>
  41 #ifndef HOST_WIN32
  42 #include <sys/time.h>
  43 #else
  44 #include <winsock2.h>
  45 #include <windows.h>
  46 #endif
  47
  48 #include <errno.h>
  49 #include <sys/stat.h>
  50
  51 #include "image-writer.h"
  52 #include "dwarfwriter.h"
  53
  54 #define USE_GDB_JIT_INTERFACE
  55
  56 /* The recommended gdb macro is: */
  57 /*
  58   define xdb
  59   shell rm -f xdb.so && as --64 -o xdb.o xdb.s && ld -shared -o xdb.so xdb.o
  60   add-symbol-file xdb.so 0
  61   end
  62 */
  63
  64 /*
  65  * GDB JIT interface definitions.
  66  *
  67  *      http://sources.redhat.com/gdb/onlinedocs/gdb_30.html
  68  */
  69 typedef enum
  70 {
  71   JIT_NOACTION = 0,
  72   JIT_REGISTER_FN,
  73   JIT_UNREGISTER_FN
  74 } jit_actions_t;
  75
  76 struct jit_code_entry
  77 {
  78         struct jit_code_entry *next_entry;
  79         struct jit_code_entry *prev_entry;
  80         const char *symfile_addr;
  81         /*
  82          * The gdb code in gdb/jit.c which reads this structure ignores alignment
  83          * requirements, so use two 32 bit fields.
  84          */
  85         guint32 symfile_size1, symfile_size2;
  86 };
  87
  88 struct jit_descriptor
  89 {
  90   guint32 version;
  91   /* This type should be jit_actions_t, but we use guint32
  92      to be explicit about the bitwidth.  */
  93   guint32 action_flag;
  94   struct jit_code_entry *relevant_entry;
  95   struct jit_code_entry *first_entry;
  96 };
  97
  98
  99 #ifdef _MSC_VER
 100 #define MONO_NOINLINE __declspec (noinline)
 101 #else
 102 #define MONO_NOINLINE __attribute__((noinline))
 103 #endif
 104
 105 /* GDB puts a breakpoint in this function.  */
 106 void MONO_NOINLINE __jit_debug_register_code(void);
 107
 108 #if !defined(MONO_LLVM_LOADED) && defined(ENABLE_LLVM) && ((LLVM_MAJOR_VERSION == 2 && LLVM_MINOR_VERSION >= 7) || LLVM_MAJOR_VERSION > 2)
 109
 110 /* LLVM already defines these */
 111 extern struct jit_descriptor __jit_debug_descriptor;
 112
 113 #else
 114
 115 /* Make sure to specify the version statically, because the
 116    debugger may check the version before we can set it.  */
 117 struct jit_descriptor __jit_debug_descriptor = { 1, 0, 0, 0 };
 118
 119 /* gcc seems to inline/eliminate calls to noinline functions, thus the asm () */
 120 void MONO_NOINLINE __jit_debug_register_code(void) {
 121 #if defined(__GNUC__)
 122         asm ("");
 123 #endif
 124 }
 125
 126 #endif
 127
 128 static MonoImageWriter *xdebug_w;
 129 static MonoDwarfWriter *xdebug_writer;
 130 static FILE *xdebug_fp, *il_file;
 131 static gboolean use_gdb_interface, save_symfiles;
 132 static int il_file_line_index;
 133 static GHashTable *xdebug_syms;
 134
 135 void
 136 mono_xdebug_init (char *options)
 137 {
 138         MonoImageWriter *w;
 139         char **args, **ptr;
 140
 141         args = g_strsplit (options, ",", -1);
 142         for (ptr = args; ptr && *ptr; ptr ++) {
 143                 char *arg = *ptr;
 144
 145                 if (!strcmp (arg, "gdb"))
 146                         use_gdb_interface = TRUE;
 147                 if (!strcmp (arg, "save-symfiles"))
 148                         save_symfiles = TRUE;
 149         }
 150
 151         /* This file will contain the IL code for methods which don't have debug info */
 152         il_file = fopen ("xdb.il", "w");
 153         if (il_file == NULL) {
 154                 use_gdb_interface = FALSE;
 155                 g_warning ("** Unable to create xdb.il. Managed symbol names won't be available.");
 156                 return;
 157         }
 158
 159         if (use_gdb_interface)
 160                 return;
 161
 162         unlink ("xdb.s");
 163         xdebug_fp = fopen ("xdb.s", "w");
 164
 165         w = img_writer_create (xdebug_fp, FALSE);
 166
 167         img_writer_emit_start (w);
 168
 169         xdebug_writer = mono_dwarf_writer_create (w, il_file, 0, TRUE);
 170
 171         /* Emit something so the file has a text segment */
 172         img_writer_emit_section_change (w, ".text", 0);
 173         img_writer_emit_string (w, "");
 174
 175         mono_dwarf_writer_emit_base_info (xdebug_writer, mono_unwind_get_cie_program ());
 176 }
 177
 178 static void
 179 xdebug_begin_emit (MonoImageWriter **out_w, MonoDwarfWriter **out_dw)
 180 {
 181         MonoImageWriter *w;
 182         MonoDwarfWriter *dw;
 183
 184         w = img_writer_create (NULL, TRUE);
 185
 186         img_writer_emit_start (w);
 187
 188         /* This file will contain the IL code for methods which don't have debug info */
 189         if (!il_file)
 190                 il_file = fopen ("xdb.il", "w");
 191
 192         dw = mono_dwarf_writer_create (w, il_file, il_file_line_index, FALSE);
 193
 194         mono_dwarf_writer_emit_base_info (dw, mono_unwind_get_cie_program ());
 195
 196         *out_w = w;
 197         *out_dw = dw;
 198 }
 199
 200 static void
 201 xdebug_end_emit (MonoImageWriter *w, MonoDwarfWriter *dw, MonoMethod *method)
 202 {
 203         guint8 *img;
 204         guint32 img_size;
 205         struct jit_code_entry *entry;
 206         guint64 *psize;
 207
 208         il_file_line_index = mono_dwarf_writer_get_il_file_line_index (dw);
 209         mono_dwarf_writer_close (dw);
 210
 211         img_writer_emit_writeout (w);
 212
 213         img = img_writer_get_output (w, &img_size);
 214
 215         img_writer_destroy (w);
 216
 217         if (FALSE) {
 218                 /* Save the symbol files to help debugging */
 219                 FILE *fp;
 220                 char *file_name;
 221                 static int file_counter;
 222
 223                 file_counter ++;
 224                 file_name = g_strdup_printf ("xdb-%d.o", file_counter);
 225                 printf ("%s %p %d\n", file_name, img, img_size);
 226
 227                 fp = fopen (file_name, "w");
 228                 fwrite (img, img_size, 1, fp);
 229                 fclose (fp);
 230                 g_free (file_name);
 231         }
 232
 233         /* Register the image with GDB */
 234
 235         entry = g_malloc0 (sizeof (struct jit_code_entry));
 236
 237         entry->symfile_addr = (const char*)img;
 238         psize = (guint64*)&entry->symfile_size1;
 239         *psize = img_size;
 240
 241         entry->next_entry = __jit_debug_descriptor.first_entry;
 242         if (__jit_debug_descriptor.first_entry)
 243                 __jit_debug_descriptor.first_entry->prev_entry = entry;
 244         __jit_debug_descriptor.first_entry = entry;
 245
 246         __jit_debug_descriptor.relevant_entry = entry;
 247         __jit_debug_descriptor.action_flag = JIT_REGISTER_FN;
 248
 249         __jit_debug_register_code ();
 250 }
 251
 252 /*
 253  * mono_xdebug_flush:
 254  *
 255  *   This could be called from inside gdb to flush the debugging information not yet
 256  * registered with gdb.
 257  */
 258 void
 259 mono_xdebug_flush (void)
 260 {
 261         if (xdebug_w)
 262                 xdebug_end_emit (xdebug_w, xdebug_writer, NULL);
 263
 264         xdebug_begin_emit (&xdebug_w, &xdebug_writer);
 265 }
 266
 267 static int xdebug_method_count;
 268
 269 /*
 270  * mono_save_xdebug_info:
 271  *
 272  *   Emit debugging info for METHOD into an assembly file which can be assembled
 273  * and loaded into gdb to provide debugging info for JITted code.
 274  * LOCKING: Acquires the loader lock.
 275  */
 276 void
 277 mono_save_xdebug_info (MonoCompile *cfg)
 278 {
 279         MonoDebugMethodJitInfo *dmji;
 280
 281         if (use_gdb_interface) {
 282                 mono_loader_lock ();
 283
 284                 if (!xdebug_syms)
 285                         xdebug_syms = g_hash_table_new_full (g_str_hash, g_str_equal, g_free, NULL);
 286
 287                 /*
 288                  * gdb is not designed to handle 1000s of symbol files (one per method). So we
 289                  * group them into groups of 100.
 290                  */
 291                 if ((xdebug_method_count % 100) == 0)
 292                         mono_xdebug_flush ();
 293
 294                 xdebug_method_count ++;
 295
 296                 dmji = mono_debug_find_method (cfg->jit_info->method, mono_domain_get ());;
 297                 mono_dwarf_writer_emit_method (xdebug_writer, cfg, cfg->jit_info->method, NULL, NULL, cfg->jit_info->code_start, cfg->jit_info->code_size, cfg->args, cfg->locals, cfg->unwind_ops, dmji);
 298                 mono_debug_free_method_jit_info (dmji);
 299
 300 #if 0
 301                 /*
 302                  * Emit a symbol for the code by emitting it at the beginning of the text
 303                  * segment, and setting the text segment to have an absolute address.
 304                  * This symbol can be used to set breakpoints in gdb.
 305                  * FIXME: This doesn't work when multiple methods are emitted into the same file.
 306                  */
 307                 sym = get_debug_sym (cfg->jit_info->method, "", xdebug_syms);
 308                 img_writer_emit_section_change (w, ".text", 0);
 309                 if (!xdebug_text_addr) {
 310                         xdebug_text_addr = cfg->jit_info->code_start;
 311                         img_writer_set_section_addr (w, (gssize)xdebug_text_addr);
 312                 }
 313                 img_writer_emit_global_with_size (w, sym, cfg->jit_info->code_size, TRUE);
 314                 img_writer_emit_label (w, sym);
 315                 img_writer_emit_bytes (w, cfg->jit_info->code_start, cfg->jit_info->code_size);
 316                 g_free (sym);
 317 #endif
 318
 319                 mono_loader_unlock ();
 320         } else {
 321                 if (!xdebug_writer)
 322                         return;
 323
 324                 mono_loader_lock ();
 325                 dmji = mono_debug_find_method (cfg->jit_info->method, mono_domain_get ());;
 326                 mono_dwarf_writer_emit_method (xdebug_writer, cfg, cfg->jit_info->method, NULL, NULL, cfg->jit_info->code_start, cfg->jit_info->code_size, cfg->args, cfg->locals, cfg->unwind_ops, dmji);
 327                 mono_debug_free_method_jit_info (dmji);
 328                 fflush (xdebug_fp);
 329                 mono_loader_unlock ();
 330         }
 331
 332 }
 333
 334 /*
 335  * mono_save_trampoline_xdebug_info:
 336  *
 337  *   Same as mono_save_xdebug_info, but for trampolines.
 338  * LOCKING: Acquires the loader lock.
 339  */
 340 void
 341 mono_save_trampoline_xdebug_info (MonoTrampInfo *info)
 342 {
 343         if (use_gdb_interface) {
 344                 MonoImageWriter *w;
 345                 MonoDwarfWriter *dw;
 346
 347                 /* This can be called before the loader lock is initialized */
 348                 mono_loader_lock_if_inited ();
 349
 350                 xdebug_begin_emit (&w, &dw);
 351
 352                 mono_dwarf_writer_emit_trampoline (dw, info->name, NULL, NULL, info->code, info->code_size, info->unwind_ops);
 353
 354                 xdebug_end_emit (w, dw, NULL);
 355
 356                 mono_loader_unlock_if_inited ();
 357         } else {
 358                 if (!xdebug_writer)
 359                         return;
 360
 361                 mono_loader_lock_if_inited ();
 362                 mono_dwarf_writer_emit_trampoline (xdebug_writer, info->name, NULL, NULL, info->code, info->code_size, info->unwind_ops);
 363                 fflush (xdebug_fp);
 364                 mono_loader_unlock_if_inited ();
 365         }
 366 }
 367
 368 #else /* !defined(DISABLE_AOT) && !defined(DISABLE_JIT) */
 369
 370 void
 371 mono_xdebug_init (char *options)
 372 {
 373 }
 374
 375 void
 376 mono_save_xdebug_info (MonoCompile *cfg)
 377 {
 378 }
 379
 380 void
 381 mono_save_trampoline_xdebug_info (MonoTrampInfo *info)
 382 {
 383 }
 384
 385 #endif