Kaatumisilmoitusten keräämisen ja analysoinnin automatisointi

Abstract

Novatron Oy halusi kehittää ohjelmistojensa vianhallintaprosessia automatisoimalla kaatumisvedosten keräämisen kriittisten ohjelmistovikojen osalta. Tämän avulla haluttiin varmistaa, että kriittiset viat saadaan havaittua mahdollisimman aikaisessa vaiheessa tarpeellisella tarkkuudella, jotta ohjelmiston laatua voidaan parantaa.

Lähdekoodissa esiintyvät virheet voivat aiheuttaa poikkeuksen sovelluksen suorituksen aikana. Poikkeus voi johtua esimerkiksi laittomasta muistiosoiteviittauksesta tai puskurin ylivuotamisesta. Käsittelemättömät poikkeukset johtavat suoritettavan sovelluksen kaatumiseen.

Windows-käyttöjärjestelmä tarjoaa Structured Exception Handling -mekanismin (SEH), jonka avulla C++ -kielellä kehitetyn ohjelmiston poikkeuskäsittelyä voidaan laajentaa hardware-tason poikkeuksiin. SEH:n rajapinnan avulla on mahdollista rekisteröidä sovellukseen oletuspoikkeuskäsittelijä, jota kutsutaan, kun sovellus kohtaa poikkeuksen jolle ei löydy muuta käsittelijää. Käyttöjärjestelmän rajapinnat mahdollistavat kaatumisvedoksen kirjoittamisen poikkeuskäsittelijästä.

Kaatumisvedosten keräämistä varten on kehitetty useita valmiita kirjasto- ja työkalukokoelmia, joiden avulla kaatumisvedokset pystytään myös lähettämään takaisin kehittäjälle ja niiden sisältöä pystytään analysoimaan. Kirjasto- ja työkalukokoelmista Googlen kehittämä Breakpad vaikutti tarkoitukseen parhaiten soveltuvalta valinnalta. Sen etuihin kuuluu alustariippumattomuus ja se, että sovelluksen symbolitaulut voidaan erottaa jaettavasta ohjelmasta.

Kaatumisvedokset tarjoavat tehokkaan keinon sovelluksen viimeisten hetkien tarkasteluun ennen kaatumista. Kaatumishetkeltä kerättävän datan avulla vian syitä voidaan myös tilastoida ja luoda arvio sen kriittisyydestä. Kerätyn datan avulla vika pystytään myös toistamaan mahdollisimman samanlaisessa ympäristössä kuin se on oikeasti esiintynyt. Kaatumisvedos ei kuitenkaan tarjoa kaikenkattavaa näkemystä kaatumisen lopullisista syistä, mutta tarjoaa hyvän lähtökohdan vian syyn selvittämiselle.

Novatron Oy wanted to develop its software debugging process by automating the collection of crash dumps for critical software bugs. This was done to ensure that critical failures could be detected as early as possible with the necessary technical accuracy to help improve the quality of the software.

Bugs in the source code may cause an exception to raise during the execution of a process. An exception may be raised by for example an illegal memory access or buffer overflow. Unhandled exceptions will cause the execution of a process to end.

The Windows operating system provides a Structured Exception Handling (SEH) mechanism that extends the exception handling of software developed in C++. SEH API allows an application to register a top-level exception handler that is executed when unhandled exception is raised. Using Windows API it is possible to write crash dump from the exception handler.

Several ready-made libraries and tool collections have also been developed to enable collection of crash dumps. These libraries and tools also allow the application to send crash dump back to developer for further analysis. From the libraries and tool sets that were examined for this work Google Breakpad was the best suited for the purpose. It is a multiplatform solution and it also allows symbol tables to be stripped from the software before deployment.

Crash dumps provide an effective way to see the last operations executed by the software before the crash. With the ability to collect data from the crashed application the severity of the fault can be estimated. It also allows the developer to reproduce similar environment to examine the bug more closely. However crash dumps don’t necessarily reveal the cause of the bug but it provides a good starting point for debugging the cause.