Clang 插桩二进制重排

xXxX
224 阅读3分钟

Clang官方文档：llvm的子库

背景

二进制重排，可减少编译阶段的Page fault（缺页）产生的数量，对启动起到一定的优化作用，缺页会导致物理内存不连续

Page fault 在 Instruments的表现：搜索 Main Thread 底部输出日志筛选：Virtual Memory 查看File Backed Page In 其中耗时时长及count表现出缺页带来的影响

一、项目工程 Build Setting 中设置

当前步骤中的配置操作，在Relase打包上线时删除\color{#FF0000}{当前步骤中的配置操作，在Relase打包上线时删除}

关于OC：

搜索 Other C Flags 设置如下（ 推荐第二个 ）
-fsanitize-coverage=trace-pc-guard

//仅拦截方法设置，加参数func，防止死循环，取一个后再加入一个（无穷无尽）
-fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard

关于Swift：

搜索 Other Swift Flags 设置如下

-sanitize-coverage=func

-sanitize=undefined

二、任意类中写入代码

引入头文件：

#import <dlfcn.h>
#import <libkern/OSAtomic.h>
#include <sanitizer/coverage_interface.h>

触发2个C函数：
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start, uint32_t *stop)
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard)

写入以下代码：

调用outOrderFile生成重排二进制文件\color{#FF0000}{调用o utOrderFile 生成重排二进制文件}

//定义原子队列
static OSQueueHead symbolList = OS_ATOMIC_QUEUE_INIT;
//定义符号结构体
typedef struct {
    void *pc;
    void *next;
} QSNode;

//里面反应了项目中符号的个数！！
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start,
                                                    uint32_t *stop) {
  static uint64_t N;
  if (start == stop || *start) return;
//  printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
  for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
    *x = ++N;
}


//HOOK一切的回调函数！！
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
    void *PC = __builtin_return_address(0);
    //创建结构体
    QSNode * node = malloc(sizeof(QSNode));
    *node = (QSNode){PC,NULL};
    //结构体入栈
    OSAtomicEnqueue(&symbolList, node, offsetof(QSNode, next));
}

//生成order文件！！
- (void)outOrderFile {
    //定义数组
    NSMutableArray<NSString *> * symbleNames = [NSMutableArray array];
    
    while (YES) {//循环体内！进行了拦截！！
        QSNode * node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(QSNode,next));
        if (node == NULL) { break; }
  
        Dl_info info;
        dladdr(node->pc, &info);
        NSString * name = @(info.dli_sname);//转字符串
        /*!
         给函数名称添加 _
           Obj-C 的类方法，带前缀 +[
           Obj-C 的实例方法，带前缀 -[
           C 方法、block调用、swift方法调用，手动加前缀， _
         */
        BOOL isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
        NSString * symbolName = isObjc ? name : [@"_" stringByAppendingString:name];
        [symbleNames addObject:symbolName];
    }
    //反向遍历数组
    //    symbleNames = (NSMutableArray<NSString *> *)[[symbleNames reverseObjectEnumerator] allObjects];
    // 数组去重：symbleNames = (NSMutableArray<NSString *> *)[symbleNames valueForKeyPath:@"@distinctUnionOfObjects.self"];
    //    NSLog(@"%@",symbleNames);
    
    NSEnumerator * em = [symbleNames reverseObjectEnumerator];
    NSMutableArray * funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbleNames.count];
    NSString * name;
    while (name = [em nextObject]) {
        if (![funcs containsObject:name]) {//数组没有name
            [funcs addObject:name];
        }
    }
    //去掉自己！
    [funcs removeObject:[NSString stringWithFormat:@"%s",__func__]];
    
    //编成字符串格式,写入文件
    /*!
     1.如果是模拟器编译，文件路径：filePath可以直接找到；
     2.真机编译(上线使用真机编译文件)，在Xcode工具栏：Window -> Devices and Simulators (快捷键：Command + Shift + 2), 真机中选中当前的app（下方有“+”、“-”、设置按钮图标），点击设置选择Download Container下载内容，右击显示包内容：AppData/tmp/dataReset.order
     */
    NSString * funcStr = [funcs componentsJoinedByString:@"\n"];
    NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"dataReset.order"];
    NSData * file = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:file attributes:nil];
    NSLog(@"\n\n====文件路径：%@====数量：%ld",filePath,funcs.count);
    NSLog(@"\n\n%@",funcStr);
}

三、使用order文件及补充知识内容

参考Demo：JABaseUIKit
应用启动时间打印：
Eidt Sehemes Run -> Arguments -> Environments Variables
添加：DYLD_PRINT_STATISTICS ，可设置值为YES或1，也可不设值

启动控制台输出结果：

Total pre-main time: 721.74 milliseconds (100.0%)

1. dylib loading time: 601.12 milliseconds (83.2%)
   动态库载入时长（不宜过多，建议6个，过多可以考虑动态库合并）

2. rebase/binding time:  26.70 milliseconds (3.6%)
   重定位和符号绑定（Mach-O）
   虚拟内存：（rebase:  ASLR(程序启动的随机偏移地址) + offset（偏移量） ）
   了解虚拟内存与物理内存的发展史

3. ObjC setup time:  66.36 milliseconds (9.1%)
   OC（动态语言）类的注册（runtime维护映射SEL、IMP信息表），多余废弃的类移除

4. initializer time:  27.54 milliseconds (3.8%)
   执行load、构造函数（c/c++等）的耗时

5. Debug时产生，不需要关注
   slowest intializers :
      libSystem.B.dylib :   2.92 milliseconds (0.4%)
      libMainThreadChecker.dylib :  16.67 milliseconds (2.3%)

Command + i，选择运行程序（打开Instruments）

第一次启动：冷启动，耗时长，杀掉立即重启：热启动，耗时较短，物理内存中存在缓存
顶部搜索：Main Thread
底部输出日志筛选：Virtual Memory
File Backed Page In = Page fault（缺页） 耗时优化（查看时长和count）

二进制重排：\color{#FF0000}{二进制重排：}新建一个.order文件（上面步骤代码中生成的：dataReset.order）并在 Build setting 中（Order File）设置.order文件夹所在的路径（./dataReset.order一般放置项目工程同级目录下）

order文件格式如：
_main
+[ViewController load]
+[AppDelegate load]
_objctest(不存在时会自动优化)

生成编译二进制文件：\color{#FF0000}{生成编译二进制文件：}在Build setting中Write Link Map File设置为YES，编译完成后搜索Path to Link Map File中的Debug/Release文件路径查看-LinkMap--.text 文件，即为重排后的二进制文件(# Address Size File Name)，快速小技巧：编译完成后，在Products文件下会生成.app文件，Show In Finder 后查看上层目录，找到Buiid或者Build下层Intermediates.noindex文件夹

avatar
文章
阅读
粉丝