Das a. Franz Zieris Institut für Informatik, FU Berlin Bachelorarbeit

Transkript

1 Bachelorarbeit Das a Franz Zieris Institut für Informatik, FU Berlin

2 Gliederung 1. Inhalt der Arbeit Motivation Aufgabenstellung 2. Vorgehensweise Voraussetzungen Technische Umsetzung Probleme und deren Lösung 3. Ergebnisse Gesamtübersicht Kernel (Interrupt-Behandlung) OpenOffice.org 4. Bewertung 5. Ausblick

3 1. Inhalt der Arbeit» Motivation Schreibmaschine hat überschaubare Mechanik Einzelne Hämmerchen schlagen durch ein Farbband auf das Papier Mehrfachbelegungen werden durch Umschalttasten ermöglicht hebt und senkt den Mechanismus Einsicht durch Draufschauen

4 1. Inhalt der Arbeit» Motivation Textprogramm auf einem Laptop Nur kleiner Teilaspekt eines sehr komplexen Systems! Keine Einsicht in die Funktionsweise durch bloße Beobachtung des Geräts

5 1. Inhalt der Arbeit» Aufgabenstellung Szenario Linux-Umgebung Cursor blinkt in OpenOffice.org Writer Nutzer tippt auf A -Taste a erscheint auf dem Bildschirm Was passiert in der Zwischenzeit? Fragen: Welche Subsysteme/Module sind daran beteiligt? Wie arbeiten diese bei einem Tastendruck zusammen? Was ist deren allgemeine Rolle? Was passiert im konkreten Fall?

6 2. Vorgehensweise» Methodischer Ansatz 1. Statische Analyse: Untersuchung des Quelltextes Manuelles Verfolgen der Funktionsaufrufe im Quelltext (z.b. STRG+Click in Eclipse) Volltextsuche, um Verwendungen von Funktionen und Datenstrukturen zu finden Ergänzend sog. Cross References geparste Quelltexte: Funktionsaufrufe als Hyperlinks & Suchfunktion nach Stichwörtern 2. Dynamische Analyse: Untersuchung des laufenden Programms Strategisch platzierte Ausgaben, um Programmablauf grob zu sondieren z.b. Funktion XXX mit Parametern (YYY, ZZZ) aufgerufen/verlassen Ausgabe von Statusinformationen an Kontrollstrukturen, um statische Analyse gerichteter vorantreiben zu können Verifikation der durch statische Analyse aufgestellten Hypothesen

7 2. Vorgehensweise» Methodischer Ansatz 3. Dokumentation Suche/Entwicklung einer Notation, um sämtliche gewonnene Erkenntnisse über den Programmablauf darstellen zu können Ergebnis: modifizierte Jackson- Notation Ständige Anpassung der Schaubilder an die Ergebnisse von statischer und dynamischer Analyse

8 2. Vorgehensweise» Technische Umsetzung Kompilierumgebung: Ubuntu 9.04 in einer virtuellen Maschine (VM) Vorteile + Anhalten der VM, Migration auf anderen Host + Setzen von Wiederherstellungspunkten + Gewohnte Arbeitsumgebung auf dem Host Nachteile - Performanceeinbußen - Keine Multicore-Unterstützung

9 2. Vorgehensweise» Technische Umsetzung Zwei Eclipse-Umgebungen Eine für schnellen lokalen Zugriff (Performanz des Code-Indexers, Volltextsuche, etc.) statische Analyse Eine mit Zugriff auf einen Netzwerkordner der VM zur direkten Bearbeitung des zu kompilierenden Quelltextes dynamische Analyse

10 2. Vorgehensweise» Probleme und deren Lösung Problem: Kompilieren der modifizierten Quellen dauert lange Linux Kernel: ca. 5 Stunden OpenOffice.org: ca. 12 Stunden 1 bis 2 Builds am Tag Keine schnellen Änderungen möglich Lösung: Caching der Compiler-Ausgaben Linux Kernel: ca. ½ Stunde (Faktor 10) OpenOffice.org: ca. 4-5 Stunden (Faktor 3) Lösung 2: kein kompletter Build, sondern nur einzelne Projekte (von insgesamt 150) OpenOffice.org: ca. 20 Minuten (Faktor 35)

11 3. Ergebnisse» Gesamtübersicht OpenOffice.org Interrupt-Behandlung Event-Loop erfragen liefern Ausgabe in Auftrag geben Ausgabe X11 Window Server zwischengespeicherte lesen erzeugte Ausgabe übergeben Interrupt auslösen Linux Kernel lesen und zwischenspeichern Hardware Ausgabe anzeigen

12 3. Ergebnisse» Kernel (Interrupt-Behandlung)» Größenvergleich

13 3. Ergebnisse» Kernel (Interrupt-Behandlung)» Abstraktion Linux Kernel drivers char input kernel arch Interrupt auslösen lesen Hardware

14 3. Ergebnisse» OpenOffice.org» Größenvergleich

15 3. Ergebnisse» OpenOffice.org» Abstraktion

16 3. Ergebnisse» OpenOffice.org» Architektur Abstraktion vom Betriebssystem OpenOffice.org OpenOffice.org Writer Writer Visual Component Layer Visual Component Layer erfragen liefern erfragen liefern X11 Window Server Win32-API spezifisch für X11 Window Server Win32-API

17 3. Ergebnisse» OpenOffice.org» Architektur Abstraktion von der Anwendung OpenOffice.org Writer OpenOffice.org Calc Visual Component Layer Visual Component Layer erfragen liefern erfragen liefern X11 Window Server X11 Window Server

18 4. Bewertung Schwierigkeiten dieser Arbeit Geeigneten Detailgrad bei der Untersuchung finden Geeigneten Detailgrad für die Darstellung finden Abschätzung der wahren Projektgröße Linux Kernel: Code-Zeilen: Sprachen: OpenOffice.org: 8 Mio. Assembler C Code-Zeilen: Sprachen: 23 Mio. Java C++ Quelle:

19 5. Ausblick Offene Fragen Wie funktioniert das X Window System intern? Worin unterscheiden sich verschiedene Linux- Distributionen? Worin unterscheiden sich verschiedene Benutzeroberflächen? Wie funktionieren USB- Tastaturen?

20 Vielen Dank!