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OpenJDK＋SystemTapでトラブル解析はここまでできる！：Java on Linuxを鬼凄ネイティブデバッグ！（前篇）（3/3 ページ）

[末永恭正，NTT OSSセンタ] PC用表示 関連情報
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OpenJDK＋SystemTapを動かしてみよう

　ここまでOpenJDKとSystemTapの概要について説明しました。今回は「Hello World」的なサンプルとして、「java -version」コマンド実行時に、Javaランチャー（javaコマンド）が明示的にロードするクラスを列挙してみます。

■ Javaランチャーとは？

　「Javaランチャー」とは、JavaVMインスタンスを作成して、指定されたクラスのmainメソッドを呼び出すだけのJNIアプリケーションです。

　通常は引数に与えられたクラス名や、JARの「マニフェスト（Main-Class）」に書かれているクラスをFindClass()関数でロードし、GetStaticMethodID()関数でmainメソッドのメソッドIDを取得して、CallStaticVoidMethod()関数で呼び出します。通常のJNI関数からJavaの戻り値のないstaticメソッドを呼び出す手順と変わりありません。

■ 動作を確認する環境

　今回は以下の環境で動作を確認しました。OpenJDKは2011年8月時点での最新版を使用しています。

  • OS：Red Hat Enterprise Linux Server 6.1（x86_64）
  • SystemTap：systemtap-1.4-6.el6.x86_64（※インストールメディア同梱）
  • OpenJDK：java-1.6.0-openjdk-1.6.0.0-1.39.1.9.8.el6_1.x86_64（※RHSA-2011:0856-1のエラータを適用）

　なお、OpenJDKとSystemTapを組み合わせて使用するには、最低でもOpenJDKの「debuginfo」パッケージが必要です。今回のOpenJDKに対応するdebuginfoパッケージは「java-1.6.0-openjdk-debuginfo-1.6.0.0-1.39.1.9.8.el6_1.x86_64」です。忘れずにインストールしてください。

■ 実行してみる

　コンソールにrootユーザーで、以下のコマンドを入力します。使用するコマンドは「stap」という、SystemTapのコマンドです。


クリックで拡大します

　上記はJNI関数FindClass()の入りにプローブを掛け（【1】）、変数clazzの内容を出力する（【2】）スクリプトをワンライナーで書いています（「-e」オプション）。情報の出力に使用している「println()」関数はJavaのSystem.out.println()メソッドと同様、指定された引数の内容を出力後、改行します。

　最後に、このプローブ対象のコマンドとして「java -version」を渡しています（【3】：「-c」オプション）。

　実行結果は以下のようになります。-versionオプションを付加しただけでも、さまざまなJavaクラスが明示的にロードされていることが分かります。


クリックで拡大します

　-versionオプションを指定した場合、そこで表示されるバージョン情報は「sun.misc.Version.print()で」標準エラー出力に出力されます。そのため、FindClass()のプローブで「sun/misc/Version」が検知されました（※JNIなので、パッケージのデリミタはドットではなく、スラッシュになります）。

■ hotspot.jni.FindClassで取得できる項目

　今回サンプルで使用した、hotspot.jni.FindClassプローブで使用できる4つの変数の一覧を以下に示します。

  1. name
    固定値で「FindClass」が入っている
  2. env
    FindClass()の第1引数（env）の値。使用したJNIEnvへのポインタ
  3. clazz
    FindClass()の第2引数（name）の値。ロードする完全修飾クラス名
  4. probestr
    プローブ呼び出し時の概要の文字列表現

次回は、OpenJDK＋SystemTapの5つの使用例

　今回は「OpenJDK＋SystemTapの組み合わせで何ができるか？」を中心に説明しました。HotSpot VMに埋め込まれたプローブポイントを活用することで、ソースコードに手を加えずに、VMや（クラスライブラリを含む）JNI実装を深いレベルでデバッグ可能になります。

　プローブポイントはVM内で定義された個所だけでなく、libc内の任意の関数や（SystemTap本来の機能である）カーネル内関数など、さまざまな所に仕掛けられます。

　ぜひお手元のマシンで、Javaアプリケーションがネイティブレベルでどのように動作しているのか、確認してみてください。

　次回は、以下のようなOpenJDK＋SystemTapの使用例を5つ紹介します。

  1. GC動作状況の取得
  2. 特定メソッドのプロファイリング
  3. 特定メソッド実行時のスタックトレース取得
  4. エンドポイントとのコネクション（ソケット）確認
  5. 競合するモニタオブジェクトの把握

「次回」へ


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