16 out 2020
10:00 Defesa de Mestrado Integralmente a distância
Tema
DrPin: A dynamic binary instumentator for multiple processor architectures
Aluno
Luís Fernando Antonioli
Orientador / Docente
Rodolfo Jardim de Azevedo
Breve resumo
A complexidade dos programas está aumentando a um ritmo sem precedentes e as ferramentas usadas para seu desenvolvimento tem acompanhado tal evolução. Aplicações modernas dependem largamente de bibliotecas carregadas dinamicamente e algumas aplicações até geram código durante sua execução. Logo, ferramentas de análise estática, usadas para depurar e entender aplicações não são mais suficientes para se ter um panorama completo de uma aplicação. Como resultado, ferramentas de análise dinâmica (aquelas que são executadas durante o tempo de execução) estão sendo adotadas e integradas ao desenvolvimento e estudo de aplicacoes modernas. Entre essas, as ferramentas que operam diretamente no binário do programa são particularmente úteis no meio de inúmeras bibliotecas carregadas dinamicamente, onde o código-fonte pode não estar disponível. A construção de ferramentas que manipulam e instrumentam código binário durante sua execução é particularmente difícil e propensa a erros. Um pequeno erro pode resultar em um desvio completo do comportamento do programa sendo analisado. Por esse motivo, frameworks de Instrumentação dinâmica de binários (DBI) tornaram-se cada vez mais populares. Esses frameworks fornecem meios para criação de ferramentas de análise dinâmica de binarios com pouco esforço. Entre eles, o Pin 2 tem sido de longe o mais popular e fácil de usar. No entanto, desde o lançamento da série 4 do Linux Kernel, ele ficou sem suporte. Neste trabalho, nosso foco é voltado para o estudo dos desafios encontrados ao criar um novo DBI (DrPin) que tem como foco ser totalmente compatível com a API do Pin 2, ao mesmo tempo que também suporta várias arquiteturas (x86-64, x86, Arm, Aarch64) e sistemas Linux modernos. Atualmente, o DrPin suporta um total de 83 funções da API do Pin 2, o que o torna capaz de executar várias pintools originalmente escritas para o Pin 2 sem nenhuma modificação. Comparando o desempenho do DrPin com o Pin 2, para uma ferramenta simples que conta o número de instruções executadas, observamos que, para o benchmark SPECint 2006, somos, em média, apenas 10% mais lentos que o Pin e 11,6 vezes mais lentos que a execução nativa. Também exploramos um pouco o ecossistema em torno dos frameworks de instrumentação dinâmica de binários. Especificamente, estudamos e estendemos uma técnica que utiliza ferramentas de análise dinâmicas de binários, construida com a ajuda de frameworks DBI, para prever o desempenho de uma determinada arquitetura ao executar um programa ou benchmark específico, sem a necessidade de executar o programa ou benchmark inteiro. Em particular, estendemos a Metodologia SimPoint para obter ganhos adicionais na redução do tempo necessário para obter tais previsões. Mostramos que, considerando as semelhanças no comportamento do programa entre diferentes entradas, podemos reduzir ainda mais o tempo necessário para obter resultados de simulação de benchmarks inteiros. Especificamente para SPECint 2006, mostramos que o número de SimPoints (diretamente proporcional ao tempo de simulação) pode ser reduzido em média 32%, perdendo apenas 0,06% da precisão quando comparado a técnica original. Diminuindo a precisão em 0,5%, observamos que o tempo de simulação é reduzido em média 66%.
Banca examinadora
Titulares:
| Rodolfo Jardim de Azevedo | IC/UNICAMP |
| Fernando Magno Quintão Pereira | DCC/UFMG |
| Guido Costa Souza de Araújo | IC/UNICAMP |
Suplentes:
| Sandro Rigo | IC/UNICAMP |
| Luiz Cláudio Villar dos Santos | INE/UFSC |