rr pour C/C++ – débogueur d’enregistrement et de relecture

• Présentation de rr

  • rr est un outil de débogage C/C++ sous Linux, conçu pour compléter gdb
  • Il permet d’enregistrer un échec une seule fois, puis de le déboguer de manière répétée à partir de cet enregistrement
  • Le débogage est possible en reproduisant exactement la même exécution à chaque fois
  • Il offre une exécution arrière efficace via gdb

• Fonctionnalités de rr

  • Faible surcoût
  • Prise en charge de l’enregistrement et de la relecture de diverses applications (Firefox, Chrome, QEMU, LibreOffice, etc.)
  • Possibilité d’enregistrer, de rejouer et de déboguer des charges de travail multiprocessus
  • Prise en charge du scripting gdb et de l’intégration aux IDE
  • Fichiers de trace durables et compressés, transférables d’une machine à l’autre
  • Mode chaos pour reproduire des bugs intermittents

• Expérience de débogage avec rr

  • Enregistrer une application : rr record /your/application --args...
  • Déboguer une exécution enregistrée : rr replay
  • Débogage déterministe d’une trace enregistrée
  • Utilisation possible des commandes gdb habituelles
  • L’exécution arrière permet de revenir rapidement jusqu’au point du problème

• Vidéos

  • Vidéo de démonstration de l’enregistrement et de la relecture de Firefox
  • Vidéo expliquant en détail les fonctionnalités de base de rr
  • Vidéo d’une présentation technique avancée de Robert O'Callahan

• Pour commencer

  • Compilation depuis les sources : recommandée si les paquets ne fonctionnent pas
  • Méthodes d’installation fournies pour Fedora et Ubuntu

• Contexte et motivation

  • Développé pour simplifier le débogage des échecs intermittents
  • La relecture déterministe garantit que les informations obtenues pendant le débogage restent valides
  • L’exécution arrière facilite davantage le processus de débogage
  • rr est utilisé régulièrement dans de nombreux projets, petits et grands

• Fonctionnement de rr

  • Enregistre les processus en espace utilisateur Linux et capture toutes les entrées provenant du noyau
  • Lors de la relecture, garantit le flux de contrôle au niveau des instructions, ainsi que le contenu mémoire et celui des registres
  • La disposition mémoire, les adresses des objets, les valeurs des registres, etc. restent identiques
  • Devient encore plus puissant lorsqu’il est utilisé avec des fuzzers et des injecteurs de pannes aléatoires

• Le contexte de rr

  • Le débogage par enregistrement et relecture est une idée ancienne
  • Objectifs de conception centrés sur Firefox
  • Déployabilité : fonctionne sur un noyau Linux standard, sans modification de la configuration système
  • Faible surcoût à l’exécution
  • Conception simple : évite les techniques complexes

• Limitations

  • Émule une machine monocœur
  • Impossible d’enregistrer des processus qui partagent la mémoire avec l’extérieur de l’arbre des processus enregistrés
  • Nécessite un CPU x86 moderne ou certains CPU ARM spécifiques
  • Nécessite la connaissance de tous les appels système exécutés par les processus enregistrés
  • Doit s’adapter aux changements du noyau, aux mises à jour des bibliothèques système et aux nouvelles familles de CPU

• Références supplémentaires

  • Rapport technique étendu
  • Wiki rr
  • Questions possibles sur la mailing list ou dans #rr sur chat.mozilla.org

Résumé de GN⁺

• rr est un outil puissant pour le débogage C/C++ sous Linux, qui améliore fortement l’efficacité grâce à la relecture déterministe
• Il prend en charge diverses applications et des charges de travail multiprocessus, tout en restant pratique grâce à son faible surcoût
• Sa fonction d’exécution arrière facilite encore davantage le processus de débogage
• Il est utile de manière générale, y compris pour déboguer des applications complexes comme Firefox
• Parmi les outils aux fonctionnalités similaires figurent gdb et Valgrind

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• GDB fournit déjà une fonctionnalité de débogage inverse
• rr offre davantage de fonctionnalités et de flexibilité
• rr a été utilisé avec succès pour faire de l’ingénierie inverse sur de grandes bases de code
• Le débogueur nécessite une liste des symboles et une compréhension des appels système
• On se demande si rr fonctionne aussi avec des langages comme Rust, Zig, Odin et Nim
• Cela ne fonctionnerait probablement pas avec des langages à mémoire managée comme Python, JS et C#
• Il y avait un projet qui tentait un portage en Rust, mais il a été abandonné
• Une étude comparative sur l’impact et les avantages d’une réécriture de C++ vers Rust serait intéressante
• rr est très utile, mais il échoue souvent à reproduire les bugs de concurrence
• Il serait très utile que certains langages intègrent directement rr dans leurs outils
• Le débogage C/C++ avec rr est très puissant et améliore considérablement le processus de débogage
• Pernosco s’appuie sur rr et y ajoute une base de données interrogeable de l’exécution complète du programme
  • Si l’on clique sur une valeur erronée, il explique immédiatement d’où elle vient
  • On peut demander au débogueur ce qui s’est réellement passé sans avoir à comprendre le code
• On se demande s’il peut aussi être utilisé quand du code C/C++ est compilé en dll/so appelé depuis Python
• On se demande si les problèmes de rr liés aux CPU Ryzen ont été résolus