JPH03225533A - コピーオンライト逆実行チェックポイント方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　要〕 プログラムの難しいミスを効率よく発見するためのコピ
ーオンライト逆実行チェックポイント方式に関し、 −ａ的な汎用コンピュータ上で稼働されるプログラム言
語のデバッグ、特にＲｅｖｅｒｓｅ　Ｅｘｅｃｕｔｉｏ
ｎを可能とするものであって、その為に仮想記憶方式に
基づいて、ページ毎の書き替え、すなわち、コピーオン
ライト方式を用いてページ毎に変更のあったデータをチ
ェックすることによって逆実行を可能とするコピーオン
ライト逆実行チェックポイント方式を提供することを目
的とし、記憶空間を固定されたサイズのページ毎に分割
し、フィジカルなメモリには要求されたページのみを置
き、残りのページは外部記憶装置に退避することにより
、ページ単位毎のスワップを可能とする仮想記憶システ
ムにおいて、プログラムの特定なロケーションにチェッ
クポイントを挿入し、各チェックポイント毎に、適当な
レジスタの内容を退避し、さらにメモリページをコピー
オンライト方式に従ってコピーすると同時にそのチェッ
クポイントをチェックポイントリストに登録する登録手
段と、プログラムを実行した後該チェックポイント毎に
前記登録手段によってコピーされたページとプログラム
が実行された後の同じページの情報とを比較する比較手
段と、前記比較手段の結果生じた変更データをチェック
ポイント毎に前記チェックポイントリストに退避する変
更データ登録手段を有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はデバッグクールに係り、更に詳しくはプログラ
ムの難しいミスを効率よく発見するためのコピーオンラ
イト逆実行チェックポイント方式新しいデバッグシステ
ムを供給するためには、実行の進行方向に対して、逆方
向の実行を行うべき、逆実行（Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｅｘｅ
ｃｕｔｉｏｎ　）が重要となる・また、実行の履歴を選
択的にサーチする方式や、データの入れ換え、あるいは
部分的なプログラムの実行を行う事なども重要となる。

この様な新しいデバッグシステムを構築する場合、もと
もとのオペレーティングシステムを、大きく変更したり
、コストも掛かるようでは意味がない。また、最近のシ
ステム、特にワークステーションではマルチウィンドウ
やメニューを駆動し易いグラフィカルインターフェース
が供給されており、デバッガもこの様なインターフェー
スに整合する形のものであるべきである。そして、適当
なブレイクポイントを設けることによって、実行のフロ
ーを変更することができ、適当なプログラムの領域をト
レースすることが出来、特に逆実行が出来ることが重要
となる。

〔従来の技術〕

従来、このような逆実行はいくつかのプロローグシステ
ムの中では、可能であったけれども、汎用的なデバッグ
システムを目的したものに対しては、全く実行されてい
ないのが現状である。

従来のデバッグシステムは、５ＩＮＧＬＥ−ＴＨＲＥＡ
Ｄなどのデバッグシステムであって、Ｒｅｖｅｒｓｅ　
Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎすなわち、逆実行を実行出来るデバ
ッグシステムはなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、−船釣な汎用コンピュータ上で稼働されるプ
ログラム言語のデバッグ、特にＲｅｖｅｒｓｅＥｘｅｃ
ｕｔｉｏｎを可能とするものであって、その為に仮想記
憶方式に基づいて、ページ毎の書き替え、すなわち、コ
ピーオンライト方式を用いてページ毎に変更のあったデ
ータをチェックすることによって逆実行を可能とするコ
ピーオンライト逆実行チェックポイント方式を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、記憶空間を固定されたサイズのページ毎に分
割し、フィジカルなメモリには要求されたページのみを
置き、残りのページは外部記憶装置に退避することによ
り、ページ単位毎のスワップを可能とする仮想記憶シス
テムを前提とする。

まず、プログラムの特定なロケーションにチェックポイ
ントを挿入し、各チェックポイント毎に、適当なレジス
タの内容を退避し、さらにメモリページをコピーオンラ
イト方式に従ってコピーすると同時にそのチェックポイ
ントをチェックポイントリストに登録する登録手段を有
する。

次に、プログラムを実行した後該チェックポイント毎に
登録手段によってコピーされたページとプログラムが実
行された後の同じページの情報とを比較する比較手段を
有する。

更に、比較手段の結果生じた変更データをチェックポイ
ント毎に前述のチェックポイントリストに退避する変更
データ登録手段を有する。

〔作　　　用〕

本発明は仮想記憶システムにおけるページ毎の仮想記憶
システムを用いることにより、チェックポイントを挿入
し、チェックポイント毎のプログラムの実行状態を退避
し、ページ毎のプログラムの実行に対する実行前と後の
比較により、変化したデータを退避すると同時にチェッ
クポイントリストをサーチすることにより、プログラム
上のデータがどのように変化したかという履歴情報をペ
ージ毎にチェックすることを可能とする。

〔実　　施　　例〕

次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

もし、プログラムが例えば参照してはいけないメモリ領
域にアクセスしたり、あるいは演算においてＯで割算す
る場合、異常停止に陥る。この場合、例えばＵＮＩＸオ
バレーション・システムなどにおいては、コアイメージ
（ＣＯＲＥ　　ＩＭＡＧＥ）と呼ばれるメモリダンプを
行うことが可能となり、これによりプログラムの状態、
例えばＣＰＵ内のワーキングレジスタの内容、あるいは
スタティックな変数のスタック状態などを知ることが可
能となる。従って、ユーザとしてはコアイメージの状態
にあるプログラムを再スタート、すなわちリスタートさ
せることが重要となる。しかも、インテム（ＩＮＴＥＲ
ＩＭ）なステイト、すなわち中間状態からりスタートさ
せすることが重要となる。このことは、死んでしまって
いるプログラムを生き返すという概念に基づいて、色々
な中間ポイントからそのプログラムのリバイバルを可能
にすることであり、何処でアブノーマルなターミネーシ
ョンになったかを部分的な領域の実行を行って調べるこ
とである。また、この場合中間ポイントにおける実行状
態を退避することが重要となり、その為には、プログラ
ム上にチェックポイントを挿入することが特に重要とな
る。

本発明はこのチェックポイントを挿入するという概念に
基づき、更に、仮想記憶の概念であるコピーオンライト
の方式に基づいて、ページ毎にチェックポイントを挿入
し、チェックポイント間の実行を、逆実行的に可能にす
るものである。例えば、本発明においては、オプシゴナ
リにチェックポイント挿入時間の間隔を変更することが
可能であり、例えば１／１００秒毎にチェックポイント
を挿入することが可能となる。この様な場合、ＵＮＩＸ
システムでは、ＣＣというＣ言語コンパイラを用いてＣ
言語で書かれたソースプログラムをオブジェクトファイ
ルにする段階において、チェックポイントを挿入し、し
かもその時間タイミングを１／１００秒にするようにセ
ットする。そして、変数変化の履歴の検査時において、
ユーザは、例えばそのソースプログラムのメイン（ＭＡ
　Ｉ　Ｎ）の関数内にある特定な変数の値を調べたい場
合には、チェックポイント毎の変数の値をデイスプレィ
上に出すようにすればよいことになる。例えば、そのメ
インプログラムの中の変数Ｘの値としては、チェックポ
イント＃０での値、チェックポイント＃１での値、チェ
ックポイント＃２におけるＸの値などのようにチェック
ポイント毎の値と、そのチェックポイントにおける実行
時間、例えば、ブログラムの実際の実行時間、ユーザが
使ったＣＰＵタイム、あるいはシステムが使ったＣＰＵ
タイム等を表示するようにすればよい。このとき、特に
バックアップと再スタートを可能にするように、例えば
、Ｘという変数が値１０００という値になっているとこ
ろから、実行出来るようにする。そのためには、チェッ
クポイントにおける情報を作成することが重要であるり
、しかもチェックポイントにおける逆実行を可能にする
ことが重要となる。

そこで、本発明では実行時にその実行状態を一連のファ
イルに周期的に書き込んでいくという登録機能を持たせ
ている。この登録時に、もしチェックポイントファイル
が非常に大きくなってしまうということは好ましくない
ことであるが、幸い、このファイルの成長は極めて遅い
。中間状態を効率良く退避するためには、本発明では、
まず仮想記憶の概念に類似した考え方をデバッグシステ
ムに導入することにある。

仮想記憶では、プログラムメモリを固定サイズという単
位に分割し、数ページのみをフィジカルなメモリに置い
て、他の殆どのページを２次記憶装置に格納しておくと
いう概念である。そして、必要になったページのみをフ
ィジカルなメモリに動的に持ってくると同時に、不必要
となったページをその２次記憶装置に持っていくという
コピーオンライトの概念である。

このようなコピーオンライトのシステムにおいては、チ
ェックポイントを作り、中間的な実行状態をページ毎の
単位で退避する機能を設けることにより、信転性のある
コンピュータシステムを構築することが出来る。しかも
、そのようなシステムは高度なトランゲアクションシス
テムやデータ・ベースシステムに使用することが可能で
あり、周期的な時間内において変更のあったデータを以
下に示すような簡単な方式を用いてバックアップするこ
とが可能となる。そして、必要なときにはいつでも、変
数の前の状態に戻すことが可能となり、また異常の発生
したエラーの状態からリカバリすることを可能とする。

すなわち、プログラムのデバッグ時において、ユーザは
プログラムのローテーションを定義し、そこから逆実行
することができるようにこのプログラムのローテーショ
ンにあたるチェックポイントを設けることが重要である
。

・、第１図は本発明のチェックポイント情報を作成する
ためのフローチャートである。

まず、チェックポイントを挿入するために、デバッグあ
るいはデバッガの初期時においてプログラムの実行を行
い、挿入されたチェックポイントにおいて、すべてのレ
ジスタ内容を退避するとともに、仮想記憶の概念を使っ
て全てのメモリページをコピーオンライトシステムに従
ってマークする。そして、チェックポイントに関する情
報をＦＩ　Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　０
ｕｔ）のリストに入れる。

そして、プログラムをノーマルな状態で実行する。

これがステップＳｌとステップＳ２である。尚、全ての
メモリページをマークする場合、コピーオンライトシス
テムの仮想記憶システムを用いると、現在の実行プロセ
スにおけるメモリのロケーションが変化したとしてもペ
ージ毎の管理システムに従って、チェックポイント間の
ページを再実行させることが当然可能となる。そして、
ステップＳ３において全てのコピーされたページの同定
を取ることも仮想記憶の概念に従って出来るので、コピ
ーされたメモリページと元のページとの比較を行う。す
なわち、プログラムの実行前のページと実行後のページ
との比較をチェックポイント内におけるページ毎に行う
。この比較に従って、変更のあったデータが判るので、
これを変更データとし、チェックポイントリストの中に
退避する。従って、ステップ３１．Ｓ２，３３を繰り返
す事によってチェックポイント内にあるページ毎に変更
のあったデータをセーブすることが可能となる。

第２図はチェックポイント情報に基づいて、逆実行を行
うためのフローチャートである。

第２図に示されるように、ユーザからのバックアップす
べきチェックポイントの要求に従って（Ｓ４）、まずチ
ェックポイントリストからエントリーを獲得する（Ｓ５
）。このエントリー内容からデータを引き出しくＳ６）
、これがもし望まれるチェックポイントであるならば（
Ｓ７）、そこから引き出し、そうでない場合に次のチェ
ックポイントからのエントリーを抜き出す動作に戻るこ
とになる。このようなルーチンを繰り返すことにより、
望まれたチェックポイントにおける要求されたデータを
引き出すことが出来る。これが逆実行の原理である。

第３図はチェックポイント情報を生成するためのシステ
ムのブロック図である。

同図において１はプログラム、２はデバッガであり、こ
の内部はレジスタのセーブする部分３、全てのメモリペ
ージをコピーオンライトでセットする部分４、チェック
ポイントをチェックリストに入れる部分５がある。そし
て、第３図に示されるように、チェックポイント毎にレ
ジスタ内容をセーブしコピーオンライト方式に従って全
てのメモリページをマークし、チェックポイントをチェ
ックポイントリストに入れた後、プログラムを実行し、
その後チェックポイント毎にコピーされたページ毎に実
行後のオリジナルページとを比較する。その為にプログ
ラムとマージ６し、その結果によって変化のあったデー
タをチェックポイント毎に退避する処理が必要となる。

また、チェックポイントリストアにチェックポイントの
位置８のデータを退避し、チェックポイント毎にコピー
されたメモリページを見つけ９、メモリページすなわち
プログラムを実行した後のページとを比較し１０、変更
された変更データをチェックポイントリストにセーブす
る１１゜下側のシステムは、オペレーティングシステム
であり、これがページ毎に管理する仮想記憶システムで
あり、ページ毎のスワップを行う為のＯ３である。

第４図はチェックポイント情報に基づくチェック方式の
ブロック図ある。

同図において全ての部分はデバッグシステム内に存在す
る。まず、ユーザはチェックポイントを選択２１する。

そして、現在出力されているチェックポイントリスト２
２からのエントリーを取得し、そのエントリー結果から
変更データを引き出す２３ことにより、そのデータとプ
ログラム２４上でのデータとを比較２５して要求データ
であるかどうかをチェックする。チェックしたデータが
要求されたデータでなければ、それは望まれるチェック
ポイントでないので、要求されたチェックポイントにな
るまで、チェックポイントリストのポインタを１つずつ
移動させ、ユーザが要求した変更データを見つけるまで
繰り返すことになる。

すなわち、デバッガはチェックポイントリストをサーチ
することになる。

このように本発明では、一定周期毎に変化したデータを
含んでいるページを生成することが可能である。従って
、本発明ではプログラム上でのデータの変化に対する履
歴をとることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プログラム上のエラーが観測された後
、完全かつ高速なデバッグを実行することヲ可能とし、
しかも、エラーが生じる前のポイントからバックアップ
することを可能とするような、プログラムの逆実行を可
能とする。このことにより、エラーの原因が何であった
かを即座に見つけることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、チェックポイント情報生成のフローチャート
を示す図、 第２図は、チェックポイント情報に基づいた逆実行のた
めのフローチャートを示す図、第３図は、チェックポイ
ント情報生成のブロック図、 第４図は、チェックポイント情報による逆実行のブロッ
ク図である。 １・・・プログラム、 ２・・・デバッガ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記憶空間を固定されたサイズのページ毎に分割し、
   フィジカルなメモリには要求されたページのみを置き、
   残りのページは外部記憶装置に退避することにより、ペ
   ージ単位毎のスワップを可能とする仮想記憶システムに
   おいて、 プログラムの特定なロケーションにチェックポイントを
   挿入し、各チェックポイント毎に、適当なレジスタの内
   容を退避し、さらにメモリページをコピーオンライト方
   式に従ってコピーすると同時にそのチェックポイントを
   チェックポイントリストに登録する登録手段と、 プログラムを実行した後該チェックポイント毎に前記登
   録手段によってコピーされたページとプログラムが実行
   された後の同じページの情報とを比較する比較手段と、 前記比較手段の結果生じた変更データをチェックポイン
   ト毎に前記チェックポイントリストに退避する変更デー
   タ登録手段を有することを特徴とするコピーオンライト
   逆実行チェックポイント方式。 ２）ユーザからの要求に従って要求されたチェックポイ
   ントに対して、前記チェックポイントリストからエント
   リーを獲得し、前記エントリー内のデータを読み出すデ
   ータ読み出し手段と、前記読み出したデータが望まれる
   チェックポイントのデータであるかどうかをチェックす
   るチェック手段と、 前記チェックポイントがユーザによって要求されたチェ
   ックポイントでない場合には、前記チェックポイントリ
   ストのエントリーを得る動作を実行し、更にそのエント
   リーからデータを読み出す動作を繰り返し実行し、もし
   前記チェック手段において望まれるチェックポイントで
   あれば、その読み出されたデータが指定チェックポイン
   トにおけるデータと判断する判断手段を有し、チェック
   ポイントの情報に基づいて逆実行を行うことを可能とす
   るコピーオンライト逆実行チェックポイント方式。